Оглавление

Почему галактики вращаются так, будто в них спрятана невидимая масса?

background

Содержание

1. Рекламу можно отключить2. Как измеряют движение далекой галактики?3. Что предсказывает видимое вещество?4. Почему одной кривой вращения недостаточно?

Другие статьиicons

Если посмотреть на спиральную галактику, кажется, что перед нами огромный светящийся диск. Логично ожидать: чем дальше звезда от яркого центра, тем медленнее она должна двигаться. Примерно так удаленные планеты обращаются вокруг Солнца.

Но измерения показали другую картину. На больших расстояниях от центра скорость звезд и газовых облаков часто почти не снижается.Галактика вращается так, словно за пределами видимого диска находится еще много массы.

2. Как измеряют движение далекой галактики?

Наблюдателю не нужно ждать миллионы лет, пока звезда завершит оборот. Скорость определяют по смещению спектральных линий. Свет вещества, движущегося к нам, немного смещается в синюю сторону, а удаляющегося — в красную.

Сравнив разные участки диска, астрономы строяткривую вращения: график скорости в зависимости от расстояния до центра. В 1970-х работы Веры Рубин, Кента Форда и других исследователей убедительно показали, что внешние области многих спиральных галактик движутся неожиданно быстро.

Свет говорит не только о составе звезд. По его спектру можно восстановить их движение.

3. Что предсказывает видимое вещество?

Если основная масса сосредоточена там, где светят звезды, то далеко от центра скорость должна постепенно падать. Это следует из обычной ньютоновской механики: притяжение ослабевает, а почти вся масса остается внутри орбиты звезды.

Наблюдаемая линия часто остается почти плоской. Значит, с увеличением радиуса продолжает расти и масса, заключенная внутри орбиты, хотя яркого вещества там уже мало. Так появилась модельпротяженного гало темной материи, окружающего видимую галактику.

Такое гало нельзя сфотографировать. Оно не светится и не заслоняет фон привычным образом. О нем судят по нескольким независимым следам:

  • скоростям звезд и газа;
  • движению спутниковых галактик;
  • искривлению света далеких объектов;
  • поведению галактик в скоплениях.

4. Почему одной кривой вращения недостаточно?

В центре галактики движение осложняют балдж, перемычка, спиральные рукава, газ и сверхмассивная черная дыра. Нужно оценить массу звезд, пыли и межзвездного газа. Эти оценки имеют погрешности. Кроме того, некоторые небольшие галактики ведут себя необычно и помогают проверять как модели темной материи, так и альтернативные теории гравитации.

Сила современного объяснения не в одном графике. Темная материя одновременно помогает описывать гравитационное линзирование, столкновения скоплений, реликтовое излучение и формирование космической сети. Именно совокупность наблюдений делает ее ведущей гипотезой.

Однако слово «материя» здесь не должно создавать ложного ощущения завершенности. Мы видимгравитационный эффект, но пока не поймали частицу, которая его вызывает. Возможно, это новый класс частиц, а возможно, будущая теория потребует пересмотреть часть наших представлений о гравитации.

Кривые вращения важны именно поэтому. Они превратили странность на окраинах галактик в один из главных вопросов современной физики: что удерживает огромные звездные системы вместе?

document.addEventListener(‘DOMContentLoaded’, function() { const usefulBlock=document.querySelector(‘.t-simple_row.useful’); const blogContent=document.querySelector(‘.blog__content’); if (usefulBlock && blogContent && !blogContent.contains(usefulBlock)) { blogContent.appendChild(usefulBlock); } });