¿Cómo la materia oscura hace que la materia ordinaria lejos del centro de una galaxia de disco gire más rápido?

Estuve leyendo varias preguntas sobre este tema, incluso duplicadas, e incluso recibí la ayuda muy útil de Kyle Oman en esta pregunta para comprender el comportamiento y la distribución de DM.

Pero no estoy seguro de entender por qué la masa de la galaxia "rota como un todo" en lugar de "girar" como el disco de un sistema planetario en formación.

Tratando de entenderlo imaginé un objeto dado en el borde de la porción visible de una galaxia de disco, la segunda parte del teorema de la capa cancela el efecto gravitacional del DM más lejos del centro, pero la masa interna adicional aumenta la velocidad de rotación de este objeto. Luego, un objeto más cercano, con una velocidad de rotación más alta debido a la masa de materia visible, nuevamente por el teorema de la capa, ignora parte del DM que afecta al primer objeto. Por lo tanto, la masa interna de DM aumenta un poco menos su velocidad. Y así sucesivamente con los objetos más cercanos al centro.

¿Es correcta esta idea?

Disculpe la sencillez de mi pregunta y gracias por su ayuda de antemano. ¡Atentamente!

@KyleOman, gracias nuevamente por la sugerencia, la leí antes de preguntar, pero aún me faltaba el problema de la rotación diferencial.

Respuestas (1)

Las galaxias de disco no giran como cuerpos sólidos (piense en un frisbee), sino que giran de manera diferencial (piense en un remolino). La velocidad de rotación en función del radio se denomina curva de rotación y, a menudo, se interpreta como una medida del perfil de masa de una galaxia, como:

v C ( R ) = GRAMO METRO ( < R ) R

dónde METRO ( < R ) es la masa total encerrada 1 dentro del radio R y v C ( R ) es la velocidad de rotación en el radio R .

Una de las observaciones que respaldan la existencia de materia oscura es que las galaxias giran más rápido en sus alrededores de lo que cabría esperar al estimar su distribución de masa a partir de estrellas visibles, polvo, gas, etc. Esto también puede interpretarse como evidencia de que la gravedad (relatividad general ) Es incorrecto.

1 Para obtener una medida precisa de METRO ( < R ) al observar v C ( R ) , la distribución de masa debe ser esféricamente simétrica (generalmente no lo es, por ejemplo, las galaxias de disco obviamente no son exactamente esféricas, aunque el halo de DM domina la masa y es más o menos esférico). Que DM es la forma dominante de masa en todos los radios es más cierto para las galaxias más pequeñas (enanas), por lo que a menudo son el centro de los debates sobre la distribución de DM. Las órbitas del trazador que se observa también deben ser circulares (a menudo no lo son, pero normalmente es posible medir la circularidad para controlar esta fuente de incertidumbre). Para una discusión extensa, consulte este documento (divulgación completa: soy un autor en él).

¿Puede enfatizar los límites de aplicabilidad de su ecuación? Es aburrido seguir defendiéndose de las quejas de los negadores de DM de que usar el teorema de la capa es incorrecto para distribuciones de masa no simétricas (lo cual es cierto).
@KyelOman ¡Buena ecuación! ¿Por qué no lo vi mientras navegaba por Wikipedia? De todos modos, ¡debería haber pensado en el punto entre los 2 extremos nuevamente! ¿Una Vía Láctea de disco fijo no debería tener brazos espirales y no está demasiado arremolinada a 12 mil millones de años de rotación? Debería intentar mejorar el artículo de la wiki con tu explicación. ¡Muchas gracias por tu ayuda de nuevo!
@RobJeffries cierto. Intentaré acordarme de conseguirlo mañana.
@LeopoldoSanczyk esa ecuación es solo a = v ^ 2 / r para movimiento circular, reorganizado y con la aceleración gravitacional. En cuanto a los brazos en espiral... aquí hay algunas preguntas sobre cómo se forman los brazos en espiral. No "terminan" exactamente en 12 mil millones de años. por ejemplo, physics.stackexchange.com/questions/69949/… (ambas respuestas)
@RobJeffries y listo.
@KyleOman Agradezco su sugerencia una vez más. ¡Hay enlaces muy interesantes, con incluso videos de simulaciones en esa pregunta! Hice un recorrido emocionante aprendiendo sobre la rotación de galaxias los últimos días =)