Die Folge-Kurve einer Milchstraße (hat auch eine Geschwindigkeitskurve genannt), kann durch einen Graphen vertreten werden, der die Augenhöhlengeschwindigkeit (in km/s) von den Sternen oder dem Benzin in der Milchstraße auf der Y-Achse gegen die Entfernung vom Zentrum der Milchstraße auf der X-Achse plant.

Eine allgemeine Beobachtung der Milchstraße-Folge kann als festgesetzt werden: Milchstraßen mit einer Hauptbeule in ihrer Platte haben eine Folge-Kurve, die vom Zentrum bis Rand (Linie B in der Illustration) flach ist, d. h., wie man beobachtet, Sterne um das Zentrum dieser Milchstraßen mit einer unveränderlichen Geschwindigkeit über eine große Reihe von Entfernungen vom Zentrum der Milchstraße kreisen. Jedoch wurde es erwartet, dass diese Milchstraßen eine Folge-Kurve haben würden, die sich unten vom Zentrum bis den Rand (punktierte Linie in der Illustration), ebenso als andere Systeme mit dem grössten Teil ihrer Masse im Zentrum, wie das Sonnensystem von Planeten oder das Jovian System von Monden neigt. Klar geschieht etwas anderes mit diesen Milchstraßen außer einer einfachen Anwendung der Gesetze des Ernstes zur beobachteten Sache. Es wird auch bemerkt, dass Milchstraßen mit einer Rechteckverteilung der Masse eine Folge-Kurve haben, die sich vom Zentrum bis Rand neigt. Niedrigste Oberflächenhelligkeitsmilchstraßen (LSB Milchstraßen) rotieren mit einer Folge-Kurve, die sich vom Zentrum neigt, wenig Kernbeule anzeigend.

Das Milchstraße-Folge-Problem ist eine Diskrepanz zwischen beobachteten und berechneten Milchstraße-Folge-Kurven. Die Berechnungen basieren auf Massen ist auf die Lichtstärke zurückzuführen gewesen und hat Verhältnisse der Masse zum Licht in der Platte und den Kernteilen von spiralförmigen Milchstraßen angenommen. Wie man zurzeit denkt, verrät diese Diskrepanz die Anwesenheit der dunklen Sache, die die Milchstraße durchdringt und sich in den Ring der Milchstraße ausstreckt. Unter anderen möglichen Alternativen ist eine alternative Erklärung mit dem Ändern der Gesetze des Ernstes z.B verbunden. MOND (Modifizierte Newtonische Dynamik).

Geschichte und Beschreibung des Problems

1959 hat Louise Volders demonstriert, dass spiralförmige Milchstraße M33, wie erwartet, gemäß der Dynamik von Keplerian nicht spinnt. Im Anschluss daran, gegen Ende der 1960er Jahre und Anfang der 1970er Jahre, Vera Rubins, hat ein junger Astronom an der Abteilung des Landmagnetismus an der Einrichtung von Carnegie Washingtons Ergebnisse präsentiert, die auf einem neuen empfindlichen Spektrographen gestützt sind, der die Geschwindigkeitskurve des Randes - auf spiralförmigen Milchstraßen zu einem größeren Grad der Genauigkeit messen konnte, als es jemals vorher erreicht worden war. Zusammen mit dem Mitmitarbeiter Kent Ford hat Rubin auf einer 1975-Sitzung der amerikanischen Astronomischen Gesellschaft die Entdeckung bekannt gegeben, dass die meisten Sterne in der spiralförmigen Milchstraße-Bahn mit grob derselben Geschwindigkeit, die angedeutet hat, dass ihre Massendichten gut außer der Position mit den meisten Sternen (die galaktische Beule), ein 1978 unabhängig gefundenes Ergebnis gleichförmig waren. Rubin hat ihre Ergebnisse in einer einflussreichen Zeitung 1980 präsentiert. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass entweder Newtonischer Ernst allgemein nicht gilt, oder der, konservativ, aufwärts 50 % der Masse von Milchstraßen im relativ dunklen galaktischen Ring enthalten wurde. Entsprochen mit der Skepsis hat Rubin darauf bestanden, dass die Beobachtungen richtig waren.

Gestützt auf der Newtonischen Mechanik und dem Annehmen, wie ursprünglich gedacht wurde, dass der grösste Teil der Masse der Milchstraße in der galaktischen Beule in der Nähe vom Zentrum sein musste, sollte Sache (wie Sterne und Benzin) im Plattenteil einer Spirale das Zentrum der Milchstraße umkreisen, die dem Weg ähnlich ist, auf den Planeten im Sonnensystem die Sonne umkreisen, d. h. wo die durchschnittliche Augenhöhlengeschwindigkeit eines Gegenstands in einer angegebenen Entfernung weg von der Mehrheit des Massenvertriebs umgekehrt mit der Quadratwurzel des Radius der Bahn (die verflixte Linie in der Abb. 1) abnehmen würde. (Die Folge-Richtung hängt ab, wie die Milchstraße gebildet wurde).

Beobachtungen der Folge-Kurve von Spiralen unterstützen jedoch das nicht. Eher nehmen die Kurven in der erwarteten umgekehrten Quadratwurzel-Beziehung nicht ab, aber sind "flach", d. h. außerhalb der Hauptbeule ist die Geschwindigkeit fast eine Konstante (die durchgezogene Linie in der Abb. 1). Die wissenschaftliche Hauptströmungserklärung dafür besteht darin, dass es einen wesentlichen Betrag der Sache gibt, die vom Zentrum der Milchstraße weit ist, die Licht im Verhältnis der Masse zum Licht der Hauptbeule nicht ausstrahlt. Diese Extramasse wird von Astronomen vorgeschlagen, um wegen der dunklen Sache innerhalb des galaktischen Rings zu sein, dessen Existenz zuerst in den 1930er Jahren von Jan Oort postuliert wurde, als man Sternbewegungen in der lokalen galaktischen Nachbarschaft und Fritz Zwicky in seinen Studien der Massen von Milchstraße-Trauben studiert hat. Die Existenz der kalten dunklen Sache (CDM) ist eine Haupteigenschaft des gegenwärtigen Modells des Lambdas-CDM, das die Kosmologie des Weltalls beschreibt.

Weitere Untersuchungen

in überzeugenden Leuten der Existenz der dunklen Sache wichtig gewesen ist, stellt die neue Arbeit an Milchstraße-Folge-Kurven einige seiner größten Herausforderungen zur Verfügung. Die Tully-Fischer-Beziehung zeigt für spiralförmige Milchstraßen, dass Folge mit der Milchstraße-Lichtstärke verbunden ist, die der Reihe nach vom Betrag der Sache in den Sternen der Milchstraße abhängig ist. So ist der Umfang der Milchstraße-Folge-Kurve mit der sichtbaren Masse der Milchstraße verbunden. Das ist ein überraschendes Ergebnis für die dunkle Sache, seitdem es angenommen wurde, dass a priori es keine direkte Verbindung zwischen dem Betrag der dunklen Sache und dem Betrag der sichtbaren Sache gab. Ausführliche Untersuchungen der Folge-Kurven von niedrigen Oberflächenhelligkeitsmilchstraßen (LSB Milchstraßen) in den 1990er Jahren und ihrer Position auf der Tully-Fischer-Beziehung haben gezeigt, dass LSB Milchstraßen dunkle Sache-Ringe haben mussten, die mehr erweitert und weniger dicht werden als diejenigen von HSB Milchstraßen und so Oberflächenhelligkeit mit den Ring-Eigenschaften verbunden ist. Solche dunklen Sache-beherrschten Zwergmilchstraßen können den Schlüssel zum Beheben des Zwergmilchstraße-Problems der Struktur-Bildung halten.

Weitere Herausforderungen an die dunkle Sache-Theorie, oder mindestens seine populärste Form - kalte dunkle Sache (CDM), sind aus der Analyse der Zentren von niedrigen Oberflächenhelligkeitsmilchstraßen gekommen. Numerische auf CDM gestützte Simulationen haben Vorhersagen der Gestalt der Folge-Kurven im Zentrum beherrschter Systeme der dunklen Sache wie diese Milchstraßen gegeben. Beobachtungen der wirklichen Folge-Kurven haben die vorausgesagte Gestalt nicht gezeigt. Dieses so genannte cuspy Ring-Problem der kalten dunklen Sache wird als ein unnachgiebiges Problem von theoretischen Kosmologen betrachtet.

Diese dunkle Sache-Theorie setzt fort, unterstützt zu werden, wie eine Erklärung für Milchstraße-Folge-Kurven darin besteht, weil die Beweise für die dunkle Sache aus diesen Kurven nicht allein abgeleitet werden. Es ist im Simulieren der Bildung der in großem Umfang Struktur einzigartig erfolgreich gewesen, die im Vertrieb von Milchstraßen und im Erklären der Dynamik von Gruppen und Trauben von Milchstraßen gesehen ist. Dunkle Sache sagt auch richtig die Ergebnisse von lensing Gravitationsbeobachtungen voraus, sieh besonders die Kugel-Traube.

Alternativen zur dunklen Sache

Es gibt eine begrenzte Zahl von Versuchen, das Problem von Milchstraße-Folge-Kurven zu beheben, ohne dunkle Sache anzurufen.

Eine der am meisten besprochenen Alternativen ist MOND (Modifizierte Newtonische Dynamik), ursprünglich vorgeschlagen von Mordehai Milgrom als eine phänomenologische Erklärung zurück 1983, aber der, wie man gesehen hat, prophetische Macht in der Erklärung von Milchstraße-Folge-Kurven gehabt hat. Das postuliert das die Physik von Ernst-Änderungen am in großem Umfang, aber war bis neulich nicht eine relativistische Theorie. Jedoch hat das mit der Entwicklung durch Jacob Bekenstein des mit dem Tensor mit dem Vektoren skalaren Ernstes (TeVeS) Theorie geändert, Gravitationslensing ermöglichend, durch die Theorie bedeckt zu werden.

Ein anderer, ähnlich, alternativ ist der relativistische modifizierte Ernst (MOG) Theorie, auch genannt SkalarTensor-Vektorernst (STVG) von John Moffat. Brownstein und Moffat haben MOG und MOND zur Frage von Milchstraße-Folge-Kurven angewandt, und haben ausgezeichnet demonstriert passt zu einer großen Probe von mehr als 100 niedriger Oberflächenhelligkeit (LSB), hoher Oberflächenhelligkeit (HSB) und Zwergmilchstraßen. Jede passende Milchstraße-Folge-Kurve wurde ohne dunkle Sache, mit nur die verfügbaren photometrischen Daten (Sternsache und sichtbares Benzin) und ein Zwei-Parameter-Massenvertriebsmodell gemacht, das keine Annahme bezüglich der Masse zum leichten Verhältnis gemacht hat. Die MOG-Ergebnisse waren im Vergleich zu MOND und waren fast nicht zu unterscheidendes Recht auf den Rand der Folge-Kurve-Daten, wo MOND eine für immer flache Folge-Kurve voraussagt, aber MOG sagt eine schließliche Rückkehr zum vertrauten Umgekehrt-Quadratgravitationskraft-Gesetz voraus.

Obwohl, wie man noch nicht betrachtet, diese Alternativen von der astronomischen Gemeinschaft so überzeugend sind wie das dunkle Sache-Modell, können Gravitationslensing-Studien die Mittel zur Verfügung stellen, die Vorhersagen der verschiedenen Theorien zu trennen. Tatsächlich, wie man fordert, stellt Gravitationslensing durch die Kugel-Traube die besten aktuellen Beweise für die Natur der dunklen Sache zur Verfügung und stellt "Beweise gegen einige der populäreren Versionen der Modifizierten Newtonischen Dynamik (MOND)" in Bezug auf große galaktische Trauben zur Verfügung. Jedoch hat Milgrom, der ursprüngliche Antragssteller von MOND, online eine Widerlegung dieser Ansprüche angeschlagen, dass die Kugel-Traube beweist, dass dunkle Sache besteht. Milgrom behauptet, dass MOND richtig für die Dynamik von Milchstraßen außerhalb Milchstraße-Trauben verantwortlich ist, und sogar in Trauben es das Bedürfnis nach der dunkelsten Sache entfernt, nur einen Faktor zwei verlassend, der Milgrom annimmt, einfach ungesehene gewöhnliche Sache (baryonic Nichtleuchtsache) aber nicht kalte dunkle Sache zu sein. Ohne MOND oder eine ähnliche Theorie ist die Sache-Diskrepanz in Milchstraße-Trauben ein Faktor 10, d. h. MOND reduziert diese Diskrepanz fünffach auf einen Faktor 2.

Ein Faktor, der für etwas von der fehlenden Sache verantwortlich sein könnte, kann sein, dass, wegen der größeren Dichte der Sache im Kern, es mehr Sache-Erleben-Fusion in Sternen im Kern gibt als in der Platte, auf ein niedrigeres Verhältnis der Masse zum Licht auf den Kern hinauslaufend, als in der Platte. Effektiv ist die Sache in der Platte gestützt auf der Milchstraße photometrische Berechnungen unterrepräsentiert.

Siehe auch

• Vera Rubin
• Ungelöste Probleme in der Physik
• Nichtsymmetrische Gravitationstheorie
• Dunkle Sache
• Lange aufgeschlitzte Spektroskopie

Kommentare

Außenverbindungen

• Ein netter Zeichentrickfilm über die dunkle Sache

Bibliografie

• : Das war die erste ausführliche Studie der Augenhöhlenfolge in Milchstraßen.
• : Beobachtungen von einer Reihe spiralförmiger Milchstraßen haben überzeugende Beweise gegeben, dass Augenhöhlengeschwindigkeiten von Sternen in Milchstraßen in großen Entfernungen vom Kern unerwartet hoch waren. Dieses Papier war in überzeugenden Astronomen einflussreich, dass der grösste Teil der Sache im Weltall dunkel ist, und viel davon über Milchstraßen doppelt besohlt wird.
• Galaktische Astronomie, Dmitri Mihalas und Paul McRae. W. H. Freeman 1968.