Galaxienrotationskurve und Dunkle Materie

Ich lese „The Essential Cosmic Perspective“ von Jeffrey O. Bennett, Megan O. Donahue, Nicholas Schneider, Mark Voit. In Kapitel 14 wird festgestellt, dass ein Beweis für das Vorhandensein von Dunkler Materie in unserer Galaxie darin besteht, dass die Rotationskurve nicht mit der aus der Berechnung erhaltenen übereinstimmt. Bei der Berechnung wird die folgende Formel verwendet

M r = r v 2 G
wo M r ist die in einem Radius eingeschlossene Masse r aus dem galaktischen Zentrum.

Mein Verständnis ist, dass die obige Gleichung ein Ergebnis des Shell-Theorems ist. Aber wir wissen, dass der Schalensatz nur für die kugelsymmetrische Massenverteilung gilt, und die meisten Galaxien sind Scheiben. Warum können wir das noch tun?

Können Sie Ihre Behauptung belegen (dass Galaxienrotationskurven aus dem sogenannten Schalensatz berechnet werden)? Für nahezu kugelförmige Objekte ist der Fehler, den man mit dieser Annahme macht, sehr klein (höchstens einige wenige %).
Frage bearbeitet mit angegebener Quelle
@Kyson Meine Antwort bleibt unverändert, unabhängig von der Quelle. Der Schalensatz gilt nur für kugelsymmetrische Massenverteilungen. Dies ist eine Annäherung, um den Kern des Arguments wiederzugeben.
Die Autoren dieses Buches hätten den Vorbehalt erwähnen sollen, dass es nur einen kleinen Fehler einführt und dass in der wissenschaftlichen Literatur (zu der dieses Buch kein Teil ist) solche Vereinfachungen nicht gemacht werden (es sei denn, die eingeführten Fehler sind viel kleiner als in anderen Quellen des Fehlers). Wenn dies nicht der Fall war, dann ist dies nur ein weiteres Beispiel für schlechte Praxis bei der Präsentation von Wissenschaft in der Öffentlichkeit.

Antworten (2)

Wir können nicht. Das ist eine übermäßige Vereinfachung, die nur in elementaren Behandlungen verwendet wird, um einfach den Geschmack des Arguments zu vermitteln. Wenn Sie es irgendwo in der referenzierten Literatur sehen, ist es wahrscheinlich falsch. Natürlich mag es wahr sein, dass die Masse fast kugelsymmetrisch ist, besonders wenn sie von einer kugelsymmetrischen Komponente aus dunkler Materie dominiert wird, aber das sichtbare Licht ist es nicht. Oder es mag wahr sein, dass selbst bei großen Entfernungen von einer asymmetrischen Massenverteilung ein Kepler-Potential eine gute Näherung für die Bahnen entfernter Objekte ist (z. B. Satellitengalaxien zur Milchstraße). Eine gemessene Galaxienrotationskurve macht keine solche Annahme, sie ist lediglich eine Messung der Rotationsgeschwindigkeit als Funktion des Radius. Es ist nur die Interpretation und Modellierung, die sich mit der Massenverteilung befassen muss.

Die reale Situation ist viel komplexer. Siehe zum Beispiel http://ned.ipac.caltech.edu/level5/March01/Battaner/revision.html

Aber selbst wenn man annimmt, dass die gesamte Masse in einer scheibenähnlichen Form konzentriert ist, kann man flache Rotationskurven nur erhalten, wenn man annimmt, dass die Masse in der Scheibe nicht "dem Licht folgt" - dass die Masse-zu- Das Leuchtkraftverhältnis nimmt mit dem Radius stark zu - was im Wesentlichen immer noch bedeutet, dass Sie "dunkle Materie" nur in einer Scheibe haben.

Frage mit Quellenangaben bearbeitet
  1. Ihre Behauptung, dass Sphärizität angenommen wird, ist falsch, wenn man sich auf harte wissenschaftliche Beweise bezieht .
  2. Selbst wenn dies angenommen wurde, ist der resultierende Fehler in der Rotationsgeschwindigkeit für kugelförmige Galaxien klein und für flache Galaxien eher klein, vorausgesetzt, sie sind zentral konzentriert (was ihre stellare Verteilung ist).

Wissenschaftler sind sich natürlich der Fehler bewusst, die von dieser (und anderen) Annahmen ausgehen (insbesondere wenn die Situation so einfach ist wie hier) und es wird darauf geachtet (wenn nicht von jedem einzelnen Wissenschaftler, dann sicherlich von dem erreichten Konsens). der wissenschaftlichen Gemeinschaft), dass diese Fehler keinen Einfluss auf die wissenschaftlichen Schlussfolgerungen haben. Ihr Zitat aus einem Lehrbuch auf Grundschulniveau beweist in dieser Hinsicht nichts.

Frage mit Quellenangaben bearbeitet
Galaxienrotationskurve und Dunkle Materie
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v