¿Qué mantiene unidas a las galaxias?

La galaxia se mantiene unida por la masa combinada de la materia en la galaxia, de la cual el agujero negro supermasivo es una parte insignificante. Hay galaxias que no tienen un agujero negro central (como la galaxia Triangulum), y también se mantienen unidas por su masa combinada.

En particular, la materia oscura de la galaxia es lo que proporciona la mayor parte de la masa que mantiene unida a la materia visible. Las galaxias suelen tener mucha más materia oscura que materia visible. Esta masa se distribuye en una forma más o menos esférica, con la mayor densidad hacia el centro de la galaxia y cayendo más lejos del centro. Este "halo de materia oscura" es sustancialmente más grande que el disco visible.

Esto fue estudiado hace muchos años.

Las galaxias no solo tienen que mantenerse unidas, sino que también tiene que haber suficiente materia para mantenerlas lo suficientemente apretadas como para girar a la velocidad a la que giran. (Imagínese balancear un objeto con una cuerda alrededor de su cabeza, cuanto más rápido gire, más fuerza tendrá que aplicar).

(Tenga en cuenta que las galaxias en realidad no giran como lo haría un solo objeto sólido. En cambio, diferentes estrellas orbitan a diferentes velocidades angulares dependiendo de sus posiciones. Sin embargo, eso no es un problema para esta pregunta, porque aún podemos calcular la masa total y la distribución de masa de la galaxia. , eso es necesario para producir la rotación que observamos).

Resulta que no solo el agujero negro central no es lo suficientemente grande, sino que incluso el agujero negro más la masa de todas las estrellas, planetas y nubes de gas que podemos ver, todavía no es suficiente.

Entonces sabemos que a menos que haya algún aspecto de las leyes de la naturaleza que no conozcamos, debe haber mucha más masa en la mayoría de las galaxias de lo que podemos ver. Ambas posibilidades tienen que ser consideradas.

No creemos que las nuevas características en las leyes de la naturaleza sean la verdadera respuesta. Hay otra evidencia que sugiere que leyes como la gravedad operan en escalas galácticas (e incluso aparentemente cósmicas) como creemos que lo hacen. Demasiados experimentos durante décadas habrían dado resultados diferentes, si la gravedad funcionara de manera muy diferente a escalas galácticas y más grandes. Así que no creemos que esa sea la respuesta.

Entonces, la respuesta es que las galaxias incluyen mucha más materia que, de alguna manera, no podemos detectar directamente, pero estamos muy seguros de que debe estar allí. Ni siquiera podemos detectar ninguna materia extra en la escala necesaria, en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Llamamos a esta materia invisible "materia oscura" porque es invisible (oscura) para nuestros detectores, y tenemos algunas ideas de lo que podría ser, pero todavía estamos tratando de probar qué es y detectarlo directamente.

La evidencia de esto también incluye estudios de galaxias en colisión y no colisión.. Podemos estudiar las imágenes para determinar dónde parece estar la masa y dónde parece actuar la gravedad. Por ejemplo, la gravedad distorsiona la luz distante ("lente gravitacional") y podemos estudiar dónde se produce el centro de esa distorsión. En las galaxias que no colisionan, los resultados sugieren que los efectos de la gravedad ocurren donde está la masa: están centrados en la misma ubicación. Pero en galaxias en colisión o colisiones recientes, se encuentra que los efectos de la gravedad se desplazan a una ubicación diferente de la que sugeriría la distribución de masa visible. Si la gravedad actuara de manera diferente a lo que creemos, o si hubiera una falla en nuestro funcionamiento, esperaríamos ver un efecto en todas las galaxias, no solo en las que chocan. Pero, de hecho, solo vemos tales efectos en galaxias cuya masa está siendo perturbada, o fue perturbada recientemente.cambie la distribución de masa general , mucho más de lo que sugeriría el movimiento de sus estrellas visibles.

Entonces, el agujero negro central en las galaxias no es lo que las mantiene unidas. Puede tener la masa de millones de estrellas, pero la Vía Láctea contiene cientos de miles de millones de estrellas, unas cincuenta mil veces más, y también una gran cantidad de materia oscura, que sabemos que está allí en una forma que nuestros instrumentos no pueden. sin embargo, "ver". Algunas estimaciones sugieren que la masa de esta materia oscura podría ser enorme: casi 10 veces la masa de las estrellas y la materia visibles (90% de la masa total de la galaxia) y extenderse más de 10 veces más que las estrellas visibles de la galaxia. - llevando la masa total de la galaxia a tal vez hasta 1,5 billones de soles.

El agujero negro central es impresionante y una característica de la galaxia, pero es completamente insignificante en términos de mantener unida a la galaxia. Si desapareciera repentinamente, algunas estrellas cercanas al centro cambiarían sus órbitas, pero la galaxia en su conjunto no se vería afectada casi en absoluto. Casi no lo notarías.

Lo que mantiene unidas a las galaxias es la masa inmensamente mayor de su halo de materia oscura (como se le llama), junto con sus estrellas y objetos visibles en general, para casi todas las galaxias que hemos estudiado.

Las galaxias en realidad se están moviendo, el espacio entre las galaxias se incrementa proporcionalmente a la distancia entre ellas, el universo está en expansión y puede ser por efecto de la materia oscura. Algunos físicos dicen eso.