Gökada dönüş eğrisi

Bir disk gökadasının dönüş eğrisi $v(r)$ (hız eğrisi olarak da adlandırılır), gökadadaki görünür yıldızlar veya gazın yörünge hızlarının, galaktik merkezden radyal mesafelerine göre oluşturulan bir grafiğidir. Sıklıkla grafiksel bir çizim şeklinde oluşturulur. Bir sarmal gökadanın her iki tarafından gözlemlenen veriler genellikle asimetriktir, böylece eğriyi oluşturmak için her iki taraftaki verilerin ortalaması alınır. Gözlemlenen deneysel eğriler ile bir gökadada gözlemlenen maddeye kütleçekim teorisi uygulanarak türetilen bir eğri arasında önemli bir tutarsızlık vardır. Karanlık maddeyi içeren teoriler, bu çelişkiyi açıklamak için öne sürülen ana çözümlerdir.

Sarmal gökada Messier 33'ün dönüş eğrisi (hata çubukları olan sarı ve mavi noktalar) ve görünür maddenin dağılımından (gri çizgi) tahmin edilen bir eğri. İki eğri arasındaki tutarsızlık, gökadayı çevreleyen karanlık madde halesi eklenerek açıklanabilir.

Solda: Karanlık madde içermeyen simüle edilmiş bir gökada. Sağda: Karanlık madde ile beklenen düz dönüş eğrisine sahip gökada.

Gökadaların/yıldızların dönüş/yörünge hızları, kütlelerinin çoğunu merkezde bulunduran yıldızlar/gezegenler ve gezegenler/uydular gibi diğer yörünge sistemlerinde bulunan kurallara uymaz. Yıldızlar, gökadaların merkezi etrafında geniş bir mesafe aralığında eşit veya artan hızda dönerler. Buna karşılık, gezegen sistemlerindeki gezegenlerin ve gezegenlerin yörüngesindeki uyduların yörünge hızları, Kepler'in üçüncü yasasına göre yoğun merkezi bölgeden uzaklaştıkça azalır. Bu, bu sistemler içindeki kütle dağılımlarını yansıtır. Gökadaların yaydıkları ışığa dayalı olarak yapılan kütle tahminleri, hız gözlemlerini açıklamak için çok yetersizdir.

Gökada dönüş problemi, gözlemlenen gökada dönüş eğrileri ile teorik tahmin arasındaki tutarsızlıktır ve gözlemlenen parlak malzeme ile ilişkili olan merkezi olarak baskın bir kütle varsayılır. Gökadaların kütle profilleri, yıldızların sarmal gökadalar içindeki dağılımından ve yıldız disklerindeki kütle-ışık oranlarından hesaplandığında, gözlemlenen dönüş eğrilerinden ve kütleçekim yasasından türetilen kütlelerle uyuşmazlar. Bu muammanın çözümü, görünmeyen bir karanlık maddenin var olduğunu varsaymak ve gökada merkezinden halesine doğru dağılımını kabul etmektir.

Karanlık madde, dönüş sorununun en çok kabul gören açıklaması olsa da, farklı derecelerde başarı gösteren başka öneriler de sunulmuştur. Muhtemel alternatifler arasında en dikkat çekici olan, kütleçekim yasalarını değiştirmeyi içeren modifiye edilmiş Newton dinamiğidir (MOND).

Ayrıca bakınız

• Çözülememiş fizik problemleri listesi