¿Por qué las estrellas externas en las galaxias giran tan rápido?

Es una cuestión de momento angular.

Si tiene un ventilador superior o un tocadiscos antiguo, notará que el borde exterior gira más rápido que el medio. Tiene que ir mucho más lejos al mismo tiempo.

Ahora, con las galaxias, es un poco más complejo ya que no se mantienen juntas de la misma manera que las dos anteriores. Imagine dos estrellas en un vals uno alrededor del otro. Esto tiene todo tipo de efectos interesantes. Por ejemplo, el pozo de gravedad será una forma muy curiosa. Los objetos viajan en líneas rectas, pero “recto” en el espacio curvo no es lo que normalmente consideraría recto. Debido a que el espacio curvo está siendo curvado por dos objetos que orbitan entre sí, la curvatura no es fija. Entonces, si el tercer objeto va lo suficientemente lento, comenzará a rodar cuesta arriba. Los objetos que ruedan cuesta arriba no suelen hacerlo por mucho tiempo. Entonces, si va cuesta arriba, acelerará en la dirección opuesta.

Ok, técnicamente, tan pronto como la tercera estrella se acercara, alteraría la forma del espacio para las otras dos. De hecho, necesita ese hecho cuando agrega una cuarta estrella, y así sucesivamente.

En cierto modo, sigue siendo lo mismo que un ventilador de techo. Los átomos en la madera están unidos por fuerzas, no hay nanoglue involucrado fuera de eso. Son arrastrados porque las fuerzas que los mantienen unidos exceden la velocidad necesaria para alejarse.

¿Qué más sabemos? El momento se conserva. Si agrega N comienza de esta manera, cada uno con el impulso inicial M, luego, una vez que entran en órbita, el impulso total debe permanecer N x M. Eso es absoluto.

Entonces, el impulso es fijo y las estrellas no pueden rodar cuesta arriba por mucho tiempo. Esto es suficiente para crear una simulación cruda que demuestre lo que sucede y por qué. Sin embargo, es crudo. Tampoco es posible hacerlo en una computadora. No hay una manera simple de calcular con precisión lo que sucede una vez que alcanzas tres objetos, el problema de los tres cuerpos. Puede estimar por un tiempo, pero la Teoría del Caos significa que todos esos cálculos deben descomponerse mucho antes de alcanzar el tamaño de una galaxia. No puedes simplificar.

Es peor. La relatividad significa que las estrellas que viajan a diferentes velocidades deben experimentar diferentes masas a su alrededor y diferentes cantidades de tiempo y de hecho distancia. El número de cálculos para la forma gravitacional de la galaxia y cómo esto observado por las estrellas dentro de ella es simplemente demasiado grande.

Entonces, si desea simular unas pocas estrellas orbitando entre sí con moderada precisión, puede hacerlo. Si lo hace mostrando los pozos y caminos de gravedad, debería quedar claro. Bueno, más claro que antes.

Bueno, ese es el gran misterio, ¿no?

La mejor explicación que tenemos hasta ahora es que las galaxias están llenas de materia oscura, cuya masa produce suficiente gravedad adicional en los lugares correctos para ajustarse a las curvas de rotación observadas.

De qué está hecho exactamente Dark Matter es, sin embargo, hasta ahora desconocido. Uno de los objetivos de la investigación moderna en física de partículas de alta energía es tratar de encontrar evidencia para posibles candidatos de materia oscura, o encontrar formas de detectar partículas de materia oscura en la naturaleza.

Creo que quieres preguntar por qué orbitan tan rápido. La razón es necesariamente que la masa que orbitan las estrellas en realidad se extiende y menos interactúa: las estrellas orbitan dentro de una alta concentración de masa. Debido a la ley de conservación del momento angular, sabemos que una masa girará alrededor de sí misma más rápido cuando está compacta, y orbitará alrededor de un cuerpo más rápido cuando esté más cerca del centro de masa. Las estrellas que giran a velocidades similares alrededor de un centro galáctico indican que el centro galáctico no constituye la mayor concentración de masa; La materia oscura ergo comprende una gran mayoría de una galaxia. Esta es la única explicación.

El exterior gira más rápido debido al momento angular y a los vectores de fuerza cetripital EN UN OTRO. El centro de la galexia gira casi tan rápido debido a la dinámica que agrega vectores de fuerza adicionales a la mecánica. Si fuera solo un disco plano, el exterior siempre giraría más rápido que el interior.

Equilibra la atracción gravitacional. Si se movieran más despacio serían atraídos al Centro Galáctico, si se movían más rápido escaparían de la gravitación del Centro Galáctico.