Zählt die Anziehung zwischen zwei Galaxien für Dunkle Materie?

Beobachtungen implizieren, dass es eine beträchtliche Menge dunkler Materie oder unsichtbarer Materie auf astronomischen Skalen gibt, die von Galaxienhaufen bis zu einzelnen Galaxien selbst reichen. Zum Beispiel stellt sich heraus, dass die Massen von Galaxien in einem Haufen, wie sie aus dem Virialsatz geschätzt werden, um ihre beobachtete Geschwindigkeitsdispersion (v^2) zu berücksichtigen, was die dynamische Masse ergibt, Md ~ (v^2)R/G, sich als mindestens ein Faktor herausstellt um zehn höher als das, was man von der Leuchtkraft erwarten würde (Faber und Gallagher 1979). Sogar Gruppen von Galaxien scheinen um einen ähnlichen Faktor eine unzureichende Leuchtmasse zu haben. Um ihre dynamische Streuung zu berücksichtigen, sollte der Anteil der unsichtbaren nicht leuchtenden Masse mit zunehmendem Maßstab zunehmen. Wiederum deuten Untersuchungen der Dynamik und Struktur großer Spiralgalaxien darauf hin, dass ein universelles Merkmal aller Rotationskurven darin besteht, dass sie bei großen galaktozentrischen Entfernungen entweder flach oder langsam ansteigend sind, da es keine große Spiralgalaxie gibt, deren Rotationskurve abfällt (Rubin et al . 1982). Die Rotationsgeschwindigkeiten für eine Punktmasse (keplersch) sind gegeben, indem v^2 proportional zu GMr /r ist, wobei Mr die in einem Radius r enthaltene Masse ist. Diese Beobachtungen von flachen , v = konstanten Rotationskurven implizieren, dass Mr linear mit r ansteigt, was auf das Vorhandensein von viel unsichtbarer dunkler Materie bis zu großen Entfernungen vom Zentrum der Spiralgalaxien hindeutet. Die fortschreitende Zunahme der dynamischen Masse mit dem Radius ist ein charakteristisches Merkmal all dieser Galaxien, dh einzelne Galaxien sind von massiven dunklen Halos umgeben, die bis zur zehnfachen Masse der sichtbaren Materie haben. Es ist jetzt bekannt, dass Röntgenstrahlen emittierendes heißes Gas (z. B. von Haufen und galaktischen Koronaen) nur einen kleinen Bruchteil der erforderlichen fehlenden Masse ausmachen würde. Andere Vorschläge für DM, die von Schwarzen Löchern bis hin zu Sternen mit sehr geringer Masse reichen, sind auf verschiedene Schwierigkeiten gestoßen. So impliziert schließlich das Vorhandensein von Dunkler Materie in Halos und darüber hinaus (in Haufen) ein großes Verhältnis von dynamischer Masse zu leuchtender Masse. Diese nicht-baryonische Masse ist über große Entfernungen von der Galaxie vorhanden. Die Umlaufgeschwindigkeit bleibt bei größerer Entfernung vom galaktischen Kern konstant. Andere Vorschläge für DM, die von Schwarzen Löchern bis hin zu Sternen mit sehr geringer Masse reichen, sind auf verschiedene Schwierigkeiten gestoßen. So impliziert schließlich das Vorhandensein von Dunkler Materie in Halos und darüber hinaus (in Haufen) ein großes Verhältnis von dynamischer Masse zu leuchtender Masse. Diese nicht-baryonische Masse ist über große Entfernungen von der Galaxie vorhanden. Die Umlaufgeschwindigkeit bleibt bei größerer Entfernung vom galaktischen Kern konstant. Andere Vorschläge für DM, die von Schwarzen Löchern bis hin zu Sternen mit sehr geringer Masse reichen, sind auf verschiedene Schwierigkeiten gestoßen. So impliziert schließlich das Vorhandensein von Dunkler Materie in Halos und darüber hinaus (in Haufen) ein großes Verhältnis von dynamischer Masse zu leuchtender Masse. Diese nicht-baryonische Masse ist über große Entfernungen von der Galaxie vorhanden. Die Umlaufgeschwindigkeit bleibt bei größerer Entfernung vom galaktischen Kern konstant.

Die Galaxie hat, wie lange vermutet wurde, in ihrem Zentrum ein massives Schwarzes Loch mit einer geschätzten Masse von etwa 3 Millionen Sonnen. Wenn die Galaxie durch die Anziehungskraft dieser Masse zusammengehalten würde und die Bewegung um sie herum kreisförmig wäre. Somit steigt der effektive Wert von M mit der Entfernung, und die Rotationsgeschwindigkeit v in den dichteren Teilen der Galaxie kann weniger steil abfallen als wie 1/r. Jenseits des dichtesten Teils sollte v jedoch abfallen, und dieser Abfall sollte nahe bei 1/r liegen. Aber in der Praxis wird die Geschwindigkeit der Objekte jenseits der Halos konstant. Die Materie impliziert, dass sie immer noch vorhanden ist, aber sie strahlt nicht. Man kann einige Modelle geben. Schlussfolgerung: Mehrere Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Rotationskurven der Galaxien über große Entfernungen flach sind. Es zeigt das Vorhandensein von DM oder unsichtbarer Materie an. Unter Berücksichtigung geeigneter Modelle für diese DM-Halos, man kann die flachen Rotationskurven zeichnen. Wenn wir die Auswirkungen der kosmologischen Konstante auf großen Skalen betrachten, nehmen die flachen Kurven bei sehr großen Entfernungen einen Einbruch. Daraus können wir die Formel für die Entfernung ableiten, ab der die dunkle Energie dominiert. Durch Anwenden unterschiedlicher Werte für ω in der verallgemeinerten Metrik schließen wir, dass der ω-Wert immer < -1/3 sein sollte. Entschuldigen Sie die lange Antwort, ich habe die mathematischen Formeln nicht erwähnt, da ich dachte, dies sei ausreichend.