Kinetische Energie und Rotationsgeschwindigkeit des Galaxienarms

Die höher als erwartete Rotationsgeschwindigkeit von Sternen und Gaswolken am Rande von Galaxien wird heute durch die Berufung auf dunkle Materie erklärt, die nicht nur die zusätzliche Gravitationsmasse liefert, die die erhöhte Rotationsgeschwindigkeit in den Armen erklärt, sondern auch das Ausmaß des Gravitationslinseneffekts in weiter Entfernung erklärt Galaxien.

Darüber hinaus platziert die Verteilung der Dunklen Materie um Spiralgalaxien sie außerhalb von Galaxien und nicht so sehr im Inneren.

Sicherlich führt die höher als erwartete Geschwindigkeit außerhalb von Galaxien auch zu einer höher als erwarteten kinetischen Energie. Sollte die zusätzliche kinetische Energie auch den Gravitationsspannungsenergietensor in dieser Region des Raums erhöhen.

Wenn ja, berücksichtigen unsere Modelle bereits die kinetische Energie und ihren Gravitationsspannungsenergietensor, übersehen sie ihn, oder ist der Effekt einfach zu winzig, um von Bedeutung zu sein?

Ich erwarte nicht, dass die zusätzliche kinetische Energie ein Ersatz für dunkle Materie ist, und vermute, dass der Effekt zu gering ist, um von großer Bedeutung zu sein, aber die Verteilung der kinetischen Energie um eine Galaxie herum, intuitiv auf der Oberfläche, scheint das Recht zu haben Verteilung, also frage ich allgemein, berücksichtigt die Astrophysik dies in ihren Modellen oder nicht, und wenn nicht, sollte sie es?

Halten Sie die jetzige Antwort für ausreichend? Ich habe meine alten Fragen durchgesehen und nach Antworten gesucht, die ich vergessen hatte zu akzeptieren , und bin zufällig auf diesen Beitrag gestoßen.
@uhoh Ich bin mir nicht ganz sicher. Ich hatte irgendwie gehofft, dass vielleicht eine Art erklärbarer Energie die Raumzeit genug verzerrt, um die Arten von Gravitationslinsen und anomalen Geschwindigkeiten von Sternen um Galaxien herum zu erklären. Mit anderen Worten, erkläre dunkle Materie mit dem, was bereits bekannt ist. Ich habe Kenetik erwähnt, aber vielleicht hätte ich in meine Frage potenzielle Gravitationsenergie einbeziehen sollen. Ist es angemessen, meine Frage so spät zu ändern oder zu präzisieren? Ich denke, die potenzielle Energie der Gravitation zwischen Schwarzen Löchern verzerrt die Raumzeit, wobei ein Teil davon durch Gravitationswellen verloren geht.
Ich habe festgestellt, dass Sie unter der aktuellen Antwort keinen Kommentar hinterlassen haben, sodass der Autor der Antwort Ihre Bedenken noch nicht kennt.
@uhoh Danke. Aber ist es angemessen, die Frage so spät zu ändern? So wie es ist, scheint die Antwort des Autors auf meine Frage, die sich nur mit kenetischer Energie befasst, angemessen zu sein, obwohl ich nicht gut qualifiziert bin, sie zu beurteilen.
Wir ändern eine Frage im Allgemeinen nicht wesentlich, sobald eine Antwort gepostet wurde, aber ProfRob ist ein aktiver und reaktionsschneller Frage-Antworter und ich denke, er wäre empfänglich für das Hinzufügen einiger Ausarbeitungen, wenn er gefragt wird. Aber eine andere Strategie besteht darin, diese Frage so anzupassen, dass sie besser zu der vorhandenen Antwort passt, und dann fortzufahren und eine neue und andere Frage zu stellen. Darin würden Sie hierher zurückverlinken und erwähnen, was anders ist, was verhindert, dass jemand denkt, dass es sich um ein Duplikat handeln könnte. Das mache ich normalerweise und ich mag es, weil neue Antworten auf diese Weise entstehen.

Antworten (1)

Es ist winzig. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist nicht erforderlich, um die Dynamik von Galaxien zu verstehen. Bewegungen sind nicht relativistisch, höchstens einige 100 km/s, daher ist die kinetische Energie von Objekten immer viel kleiner als ihre Ruhemassenenergie.

Eine andere Möglichkeit, dies zu sehen, ist die Berechnung G M / R C 2 , ein Verhältnis, das Ihnen die relative Größe der Fehler angibt, die Sie erhalten, wenn Sie GR in einer Berechnung ignorieren.

Für unsere Galaxie könnten wir sagen, dass es ungefähr gibt M ∼ 10 11 M ⊙ innerhalb R ∼ 15 kpc, und das Verhältnis ist dann 3 × 10 − 7 , was darauf hinweist, dass die Newtonsche Gravitation für die meisten Zwecke in Ordnung ist.

Beachten Sie, dass die potenzielle Energie der Gravitation negativ und etwas größer ist als die kinetische Energie für ein Objekt in einer gebundenen Umlaufbahn. Das bedeutet, dass die Annahme eines allgemein relativistischen Ansatzes bedeuten würde, dass die "effektive Gravitationsmasse" tatsächlich geringer ist als die Summe der Massen aller Komponenten der Galaxie. Aber wie gesagt, der Effekt ist vernachlässigbar klein.

Beachten Sie auch, dass sich die Verteilung der abgeleiteten dunklen Materie weit über die Position des größten Teils der sichtbaren Materie hinaus erstreckt. Somit entspricht die Verteilung der kinetischen Energiedichte der Dinge, die wir sehen können, nicht den Anforderungen.

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