¿Todas las estrellas en una galaxia viajan a la misma velocidad? Si es así, ¿por qué?

Casi.

Esta es una pregunta súper importante, y una que Jan Oort hizo en la década de 1930. Cuando Oort trazó la velocidad de las estrellas en la galaxia frente a su distancia radial, encontró algo realmente sorprendente: las estrellas más alejadas del centro de la galaxia no se movían mucho más rápido que las estrellas cercanas al centro. Gráficamente, esta es la llamada “curva de rotación plana” (B en la imagen a continuación).

Ahora, esto es realmente extraño, y definitivamente no coincide con la curva que esperarías de la simple gravedad newtoniana dada la masa que podemos observar en la galaxia (por ejemplo, la curva A). Esto implica una de dos cosas:

  1. No entendemos gravemente algo sobre la gravedad.
  2. Hay más masa allá afuera, simplemente no podemos verla.

El primero ha llevado a intentos de modificaciones de la gravedad newtoniana (ver: Dinámica newtoniana modificada – Wikipedia) para resolver la discrepancia entre la expectativa teórica y la observación. Vale la pena señalar aquí que la gravedad newtoniana funciona realmente muy muy REALMENTE bien. Y estamos bastante seguros de que lo entendemos. Por esta razón, la mayoría de los científicos de hoy prefieren la opción 2.

La última es la * justificación para la existencia de “materia oscura” ( no energía oscura; son dos cosas muy diferentes). Porque oscuro”? ¡Porque no podemos verlo! Nuestros telescopios no han podido detectar materia oscura a ninguna longitud de onda , ya sea radio, rayos gamma, ópticos, infrarrojos o microondas.

¿ Qué sabemos sobre la materia oscura?

Los dos contendientes originales fueron:

  1. WIMPS: partículas masivas que interactúan débilmente. No interactúan electromagnéticamente (lo que explica por qué no podemos verlos), pero tienen una masa distinta de cero y, por lo tanto, afectan la gravedad local.
  2. MACHOS: objetos de halo masivos compactos. Estos podrían ser cosas como agujeros negros que flotan libremente o tal vez muchos planetas solitarios. Sin embargo, se ha llevado a cabo una gran búsqueda para detectar específicamente tales objetos y, en general, se acepta que se descartó como una posibilidad para la materia oscura.

¡La búsqueda continúa!

* En realidad, hay una larga lista de razones para creer en la materia oscura. Las curvas de rotación galáctica son la razón # 497 en esa lista.

La idea principal es que la energía oscura hace que todas las estrellas tomen el mismo tiempo para orbitar el centro de la galaxia. Hay pocas pruebas de esta energía. Las estrellas tendrían que orbitar a diferentes velocidades porque las circunferencias de las órbitas de las estrellas son en su mayoría diferentes. La velocidad de la luz para la gravedad tampoco tiene mucho sentido porque la gravedad no es energía positiva (entrópica). La gravedad atrae cosas hacia ella creando más orden, y la luz no puede escapar de ella. Creo que es fácilmente plausible que hayamos estado viviendo en un mundo científico donde las élites académicas les dicen a todos que lo descubrieron todo y nadie se imagina algo mejor.

Pero la respuesta técnica es que no viajan a la misma velocidad, pero todos orbitan el centro galáctico en la misma cantidad de tiempo. Esto es algo para reflexionar.

Aquí hay una comparación de cómo esperaría que se viera la curva de velocidad si tuviera (1) rigidez rotacional. (2) una masa puntual en el centro, y (3) densidad uniforme.

Hay una ligera diferencia en el ritmo al que se extienden las cosas.

En algún punto intermedio, hay cosas como (4) densidad que es alta en el medio y disminuye gradualmente hasta el borde.

Nunca he oído nada de gran especificidad sobre qué distribuciones de densidad esperan o qué distribuciones de densidad han encontrado.

La masa de estrellas y la densidad de la nebulosa que han podido explicar no son lo suficientemente altas como para explicar la distribución de densidad aparente alta / uniforme que ven en las galaxias.

Me he estado preguntando durante los últimos años si han tenido en cuenta la posibilidad de hidrógeno diatómico frío y neutrinos estacionarios. Sé que incluso el hidrógeno monoatómico frío produce una línea de 21 cm, pero no sé si produce una línea de 21 cm, que pasa a un estado de energía más baja, y luego es inerte, o si se mueve de un lado a otro, creando más y más radiación de 21 cm.

No, tienen órbitas diferentes y distintas. Más rápido cuando están cerca del núcleo galáctico, aunque este efecto es menor de lo que debería ser, lo que significa que hay un disco extendido de Dark Matter o reescribimos las leyes de la gravedad. (La dinámica newtoniana modificada es una alternativa plausible, aunque solo es aceptada por una minoría de expertos).

Las estrellas vistas desde la Tierra tienen distintos movimientos propios, parte de los cuales se deben a la órbita de nuestro propio sistema solar. El sol no coincide con nada, pero también viaja dentro de tres grupos distintos que parecen ser Open Clusters en el proceso de dispersión. Y algunas otras estrellas que también son viejas y que ahora no están asociadas con nada más.

Las velocidades relativas de las estrellas cercanas tienden a medirse en decenas de kilómetros por segundo, de manera similar a las velocidades de los planetas dentro de los sistemas solares. La mayoría (pero no del todo) comparten una órbita similar alrededor del centro galáctico.