Berechnung der Umlaufgeschwindigkeiten von Sternen in Scheibengalaxien

In Barbara Rydens Einführung in die Kosmologie , Kapitel 8.2, leitet sie eine Gleichung für die radialen Geschwindigkeiten von Sternen um das Zentrum ihrer Scheibengalaxie her.

Erstens stellt sie fest, dass wir, wenn wir die Scheibengalaxie betrachten, sie mit einem Neigungswinkel sehen θ , daher erscheint es elliptisch mit Achsenverhältnis B A = cos θ .

Dann erklärt sie, dass wir durch Messen der Rotverschiebung von Absorptions- oder Emissionslinien von der Scheibe die Radialgeschwindigkeit finden können v R ( R ) = C z ( R ) , Wo R ist die Entfernung vom Zentrum der Galaxie. Sie gibt an, dass diese Radialgeschwindigkeit entlang der scheinbaren Längsachse der Galaxie verläuft. Zwei Fragen dazu:

  1. Die kosmologische Rotverschiebung ist im Allgemeinen keine Dopplerverschiebung. Doppler-Verschiebung tritt aufgrund besonderer Geschwindigkeiten auf. Welche Art von Rotverschiebung meint sie hier? Wenn es die Doppler-Verschiebung ist, wie kann man dann zwischen der Rotverschiebung, die durch die Expansion des Universums verursacht wird, und der Rotverschiebung, die durch die besondere Geschwindigkeit verursacht wird, unterscheiden?
  2. Diese „Radialgeschwindigkeit entlang der scheinbaren Längsachse der Galaxie“ ist mir nicht klar. Spricht sie über die Radialgeschwindigkeit zum Beobachter? Oder vielleicht die Radialgeschwindigkeit um das Zentrum der Galaxie? Wenn letzteres, wie hängt die Rotverschiebung damit zusammen?

Sie sagt dann: „Da die Rotverschiebung nur die Komponente der Umlaufgeschwindigkeit der Sterne enthält, die entlang des Sichtlichts liegt, wird die radiale Geschwindigkeit, die wir messen, gleich sein

v R ( R ) = v G A l + v ( R ) Sünde θ
Wo v G A l ist die Radialgeschwindigkeit der Galaxie als Ganzes, die sich aus der Expansion des Universums ergibt.' Diese letzte Ableitung war wirklich unklar.

Antworten (2)

Ihre Aussage, dass die kosmologische Rotverschiebung eine Gravitations- und keine Dopplerverschiebung ist, ist richtig. Aber sie bezieht sich tatsächlich nicht auf die kosmologische Expansion, sondern einfach auf die Geschwindigkeiten des Sterns um die Galaxie, dh tatsächlich auf die Doppler-Verschiebung. Es sind galaktische Linien von Licht, das von neutralem Wasserstoff namens H1 emittiert wird. Es wird verwendet, um Geschwindigkeiten rund um die Galaxie zu messen (indem man sie mit einer gewissen Radialgeschwindigkeit sieht, dort tritt der Sinus Theta für die Neigung ein, bei der wir sie sehen).

Es wird verwendet, um diese Geschwindigkeitsprofile zu erhalten und zu sehen, ob sie mit dem übereinstimmen, was man von der beobachteten Dichte der lichterzeugenden Materie in der Galaxie erwarten würde. Die Tatsache, dass die Geschwindigkeiten von den galaktischen Zentren nach außen höher sind als erwartet, bedeutet, dass mehr Materie vorhanden ist, als man sehen konnte, und somit der Nachweis von Materie, die nicht beobachtet werden konnte, dh dunkle Materie. Siehe https://en.m.wikipedia.org/wiki/Dark_matter_halo

Die gemessene Radialgeschwindigkeit wird hier als projizierte Radialgeschwindigkeit relativ zur Durchschnittsgeschwindigkeit der Galaxie als Ganzes bezeichnet v G A l Hier. Diese Durchschnittsgeschwindigkeit könnte aufgrund der kosmologischen Rotverschiebung sehr groß sein, aber dies sind diesbezüglich Differenzmessungen.

Wenn sich ein Stern auf einer Bahn mit Neigung befindet θ , dann ist das die übliche Konvention θ = π / 2 ist Kante an. Also Auflösung v ( R ) in die Sichtlinie beinhaltet die Multiplikation mit Sünde θ .