La página de Wikipedia sobre el tema dice:
Las galaxias no se distribuyen de manera uniforme en todo el espacio observable, sino que normalmente se encuentran en grupos o cúmulos, donde tienen un efecto gravitacional significativo entre sí. Las velocidades de dispersión de las galaxias que surgen de esta atracción gravitacional suelen ser de cientos de kilómetros por segundo, pero pueden alcanzar más de 1000 km/s en cúmulos ricos.
Esto implica que las velocidades peculiares son causadas por la gravedad en los cúmulos. Si esto es cierto, todas las galaxias en un cúmulo deberían estar colapsando hacia el centro del cúmulo o rotando alrededor de él. ¿Está esto respaldado por observaciones o las velocidades peculiares son más aleatorias que eso?
En segundo lugar, ¿no debería un objeto libre con una velocidad peculiar en el universo en expansión moverse hacia la región del espacio en expansión con la misma velocidad? Por ejemplo, una galaxia con una velocidad peculiar de recesión se alejaría de nosotros más rápido que su región del espacio y hacia la región que se expande más rápido en relación con nosotros. Una vez que la galaxia alcanza la región que se expande con la máxima velocidad de la galaxia, su velocidad peculiar se vuelve cero.
Esta lógica sugiere que las galaxias, que no son parte de un cúmulo, deberían tener velocidades peculiares más pequeñas que las galaxias en un cúmulo. ¿Hay alguna evidencia experimental que respalde esta línea de pensamiento?
Velocidades de las galaxias
Cuando las galaxias están unidas gravitacionalmente entre sí en grupos o cúmulos, se mueven en órbitas más o menos elípticas en el potencial gravitacional común de todas las demás galaxias (así como todo el gas diluido dentro del cúmulo, que también es una parte significativa de la masa total). ). Digo "más o menos" porque las galaxias ocasionalmente se acercan tanto que el potencial está dominado por galaxias individuales. Es decir, aunque algunos pueden moverse directamente hacia el centro ("colapsar") y algunos pueden rotar alrededor de él, en general las órbitas serán algo intermedio.
Esto es completamente análogo a las estrellas en un cúmulo globular, que tampoco colapsan ni se mueven en órbitas circulares puras.
La distribución de velocidades de las galaxias unidas gravitacionalmente depende de la masa total y, de hecho, se observa que tiene dispersiones del orden de unos pocos 100 km/s para grupos pequeños (p. ej., Carlberg et al. 2000 ), hasta 1-2000 km/s para grupos masivos (p. ej., Girardi et al. 1993 ; Karachentsev et al. 2006 ).
Velocidades peculiares decrecientes
Tiene razón en que una partícula que se mueve con una velocidad peculiar distinta de cero en un espacio en expansión se detendrá asintóticamente (si tiene cuidado de elegir la definición correcta de "unirse al flujo del Hubble", consulte Barnes et al. 2006 ). Sin embargo, los grupos y cúmulos se han "separado" del flujo del Hubble, estando ligados gravitacionalmente, por lo que tenderán a mantener su distribución de velocidad (digo "tienden a", porque los encuentros/fusiones galácticos eventualmente pueden causar que las galaxias pierdan energía y se hundan el fondo del pozo de potencial en escalas de tiempo extremadamente largas).
Las velocidades son mayores en los cúmulos que en el exterior.
Como dije, la distribución de velocidades depende de la masa. del racimo De hecho, para un grupo de radio ,
Así que tienes razón en que las galaxias que no forman parte de un cúmulo, las llamadas galaxias de campo , tienen velocidades más pequeñas que las de los cúmulos masivos. Sin embargo, la velocidad peculiar de una galaxia de campo solitario no se observa fácilmente porque, a diferencia de las galaxias en cúmulo, no se puede comparar su velocidad con nada. Las velocidades se miden a partir de los corrimientos hacia el rojo de las galaxias, y en un cúmulo puede tomar su velocidad promedio como la velocidad "sistémica", es decir, la velocidad del centro de masa. Pero para una galaxia de campo, no sabes cuánto de su corrimiento al rojo es cosmológico y cuánto se debe a su velocidad peculiar. Si una galaxia contiene una vela estándar—por ejemplo, una Cefeida o una supernova— para que se pueda medir su distancia, es posible obtener sus velocidades peculiares. Los valores medidos suelen ser un poco más pequeños, pero no mucho, que la velocidad de dispersión de los grupos de galaxias, normalmente por debajo de unos 100 km/s ( Tsvetkov ; Wesson 2005 ).