Galakserotasjon

Illustrasjon av spiralgalaksen Melkeveien som roterer rundt et sort hull i midten. Vår stjerne solen ligger i spiralarmen Orion. Solens kretsløp varer i 250 millioner år. Stjernene har relativt lik hastighet uavhengig av avstanden fra sentrum.

En typisk spiralgalakses rotasjonskurve: teoretisk (A) og virkelig (B).

Galakserotasjon refererer til hvordan en galakse roterer rundt sitt eget tyngdepunkt. Denne bevegelsen skiller seg fra rotasjonen av et stjernesystem, som et planetsystem, ved at rotasjonen til en galakse ikke bare er basert på tyngdekraften fra en enkelt sentral masse, men fra den kollektive massen av alle komponentene i galaksen. Rotasjon er mest tydelig i spiralgalakser, som har en flat skiveform.

Stjerner, gass og støv i en spiralgalakse kretser rundt galaksens sentrum. Vår egen galakse, Melkeveien, er et eksempel på en spiralgalakse. Solsystemet vårt, som inkluderer Solen, kretser rundt Melkeveiens sentrum med en hastighet på omtrent 230 km/s, og en full rotasjon tar omtrent 250 millioner år. Mange galakser antas å ha et supermassivt sort hull i sitt sentrum som fungerer som en del av dette tyngdepunktet, men hovedtyngden av massen som styrer rotasjonen kommer fra materien spredt utover galaksen.

---

Rotasjonskurver og Mørk Materie

Rotasjonskurven er en graf som viser omløpshastigheten til stjerner og gass som en funksjon av deres avstand fra galaksens sentrum. Studiet av rotasjonskurver har gitt et av de sterkeste bevisene for eksistensen av mørk materie.

Forventet rotasjon

Basert på klassisk fysikk og Newtons gravitasjonslov, forventet astronomer at stjerner langt unna sentrum ville bevege seg saktere, omtrent på samme måte som de ytre planetene i solsystemet kretser saktere enn de indre. En graf over omløpshastighet basert på den synlige massen i en galakse ville derfor vist en bratt nedgang i hastighet i de ytre områdene.

Observerte avvik

På 1970-tallet utførte astronomen Vera Rubin omfattende observasjoner av spiralgalakser. Hennes data viste at stjernene i de ytre delene av galaksene roterte nesten med samme hastighet som de indrene, noe som var i direkte motsetning til de forventede beregningene. Den observerte rotasjonskurven var nesten helt flat. Dette indikerte at det måtte være mye mer masse til stede i galaksene enn det man kunne se gjennom teleskoper.

Konsekvenser for kosmologi

For å forklare den flate rotasjonskurven, foreslo forskere at det måtte finnes en enorm halo av usynlig masse som omgir galaksene. Denne massen, som ikke sender ut lys eller annen elektromagnetisk stråling, ble kalt mørk materie. Den ekstra gravitasjonskraften fra denne usynlige materien forklarer hvorfor de ytre stjernene har en høyere omløpshastighet enn forventet. Uten mørk materie ville galaksene ganske enkelt ha rotert fra hverandre. Galakserotasjon er derfor et av de viktigste bevisene for at mørk materie utgjør en betydelig andel av universets masse.

Referanser

Denne artikkelen er en spire. Du kan hjelpe Wikipedia ved å utvide den.

Autoritetsdata