Спиральная структура галактик

[Munin]

unistudent в сообщении #1001728 писал(а):

Один способ - измерять траектории, или куски траекторий видимых звезд.

Простите, звёзды на небе неподвижны (примерно), так что никаких траекторий не видно, кроме очень редких случаев:
- очень близкие к Солнцу звёзды, с заметным собственным движением (Гиады, например);
- звёзды в кратных системах - видно, как они обращаются одна вокруг другой;
- звёзды около сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики.
Всё.

Для звёзд реально измерять не траектории, а только скорости. И только радиальные (лучевые) - по направлению к нам или от нас - по эффекту Доплера в спектральных линиях.

unistudent в сообщении #1001728 писал(а):

В источнике, где я прочитал это

Судя по всему, это мусорный источник. Почитайте хорошие источники по астрономии: сайт "Астронет", зарекомендовавшие себя учебники (тот же Кононович-Мороз).

unistudent в сообщении #1001728 писал(а):

вывод напрашивается сам собой: на звезды надо смотреть не по отдельности, а как на частицы некой сплошной среды, которая кружится вокруг центра галлактики.

На самом деле, всё сложнее, эта "среда" многокомпонентная, там кроме звёзд есть и газ, и магнитное поле. Упростить всё до одной "сплошной среды" можно, но получится нереалистичная модель - не похожая на то, что на небе.

unistudent в сообщении #1001728 писал(а):

Динамика этой среды только тогда вписывается в известную модель всемирного тяготения, если допустить присутствие некой невидимой и очень тяжелой составляющей. Примерно так?

Нет, динамика именно звёзд вписывается именно с этой гипотезой. И других пробных точек, например, шаровых скоплений в гало галактики, карликовых галактик-спутников и т. п.

Кроме того, есть и космологические указания на тёмную материю, и некоторые другие. Почитайте, хотя бы, http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter#Observational_evidence - там сколько пунктов, восемь?

[unistudent]

Munin
Это малюсенький кусочек из источника, ссылку на который вы прислали. А про сплошную среду - это уже мои додумки.

Цитата:

Under the assumption of Newtonian gravity, the observed dynamics of galaxies points out to the presence of enormous amounts of mass not seen as stars or gas. Assuming that disks are in centrifugal equilibrium and that the orbits are circular (both are reasonable assumptions for non–central regions), the measured rotation curves are good tracers of the total (dynamical) mass distribution (Fig. 2). The mass distribution associated with the luminous galaxy (stars+gas) can be inferred directly from the surface brightness (density) pro- files. For an exponential disk of scalelength Rd (=3 kpc for our Galaxy), the rotation curve beyond the optical radius (Ropt ≈ 3.2Rd) decreases as in the Keplerian case. The observed HI rotation curves at radii around and beyond Ropt are far from the Keplerian fall–off, implying the existence of hidden mass called dark matter (DM) [99, 18]. The fraction of DM increases with radius.

[Munin]

Ну и где здесь про измерение траекторий???

Чтобы процитировать что-то, пользуйтесь тегом quote.

Среда от звёзд (отдельных частиц) отличается очень важной вещью: вязкостью. Подумайте о ней.

[Pphantom]

Выступление it12345 и еще кое-что отделено в Пургаторий(Ф). Заодно я привел название темы в соответствие с языковыми нормами.

[unistudent]

Munin в сообщении #1001788 писал(а):

Ну и где здесь про измерение траекторий???

Ну а как надо понимать фразу "the measured rotation curves are good tracers of the total (dynamical) mass distribution" ? А насчет среды, так ее можно любыми свойствами наделить. Вы же не станете утверждать, что на форму траектории и скорость отдельно взятой звезды не влияют другие звезды?

-- 09.04.2015, 10:59 --

Насколько мне известно, движение потока людей или машин тоже можно описать в рамкам механики сплошной среды. Хорошо, пусть между людьми есть вязкость. Но между машинами то нет.

-- 09.04.2015, 11:21 --

Если рассматривать звезды по отдельности, то я вообще не понимаю, как, основываясь лишь на з-нах Кеплера, можно прийти к заключению о существовании темной материи. Другое дело, объявить, грубо говоря, галактику гигантским водоворотом, в котором звезды - это блестящие поплавки, а прозрачная вода - темная энергия. Что-нибудь такое наверняка уже рассматривалось, и, наверняка, потерпело крах..

[Munin]

unistudent в сообщении #1001895 писал(а):

Ну а как надо понимать фразу "the measured rotation curves are good tracers of the total (dynamical) mass distribution" ?

Похоже, вы неправильно поняли термин "кривые вращения". Это не траектории. Это графики "скорость вращения (радиальная координата)". Их-то как раз измерить и построить очень легко: измеряются скорости звёзд в разных местах диска галактики. Погуглите по "кривые вращения галактик" или по-английски.

unistudent в сообщении #1001895 писал(а):

А насчет среды, так ее можно любыми свойствами наделить.

Нет, не любыми. Слово "среда" в физике занято, это термин, у него есть смысл. См., например, "механику сплошных сред".

unistudent в сообщении #1001895 писал(а):

Вы же не станете утверждать, что на форму траектории и скорость отдельно взятой звезды не влияют другие звезды?

Стану утверждать, что в большинстве случаев влияют ничтожно мало. (Исключения: кратные звёзды, шаровые скопления. Ну, центр галактики ещё.)

unistudent в сообщении #1001895 писал(а):

Насколько мне известно, движение потока людей или машин тоже можно описать в рамкам механики сплошной среды. Хорошо, пусть между людьми есть вязкость. Но между машинами то нет.

Между машинами есть. Самое главное: машины стремятся не сталкиваться друг с другом, они учитывают положение друг друга. И люди тоже. А вот звёздам другие звёзды по барабану.

unistudent в сообщении #1001895 писал(а):

Если рассматривать звезды по отдельности, то я вообще не понимаю, как, основываясь лишь на з-нах Кеплера, можно прийти к заключению о существовании темной материи.

Ну ещё бы - после того, как вы не поняли, что такое "кривые вращения" (может, они ещё "ротационные кривые" иногда называются? не помню).

[unistudent]

Хорошо. Тогда всё дело именно в поле гравитации. Согласно данным наблюдения, сила гравитации меняется не так быстро по мере удаления от центра галактики, как должна по з-ну гравитации. Тут, как я понял, два варианта: 1) з-н гравитации не совсем верен, 2) есть дополнительная масса, которая изменяте картину поля. Вариант 1, как сказано выше, себя не оправдал. Остается вариант 2. Вопрос: есть ли данные о том, как распределена темная материя? или же достаточно предположить, что она равномерно распределена, и всё сразу встает на свои места?

-- 09.04.2015, 18:43 --

Например, такая сумашедшая идея: предположим, что темная материя есть, но только в межгалактическом пространстве. Сами же галактики, это такие своеобразные полости в этой темной массе.

[Munin]

unistudent в сообщении #1002014 писал(а):

Вопрос: есть ли данные о том, как распределена темная материя? или же достаточно предположить, что она равномерно распределена, и всё сразу встает на свои места?

Никак, кроме гравитационных эффектов, мы тёмную материю наблюдать не можем.

(Важно: это относится только к небарионной тёмной материи. Вообще тёмное вещество = скрытую массу = несветящееся вещество - наблюдать можно разными способами, в зависимости от вида вещества. Например, газ - можно видеть в некоторых спектральных линиях в радиодиапазоне. Пыль - можно видеть в инфракрасном свете. Межгалактический газ в скоплениях галактик - в рентгене. Но далеко не для каждого объекта такие наблюдения проведены, и сделаны точные оценки.)

Поэтому, данные о том, как распределена тёмная материя, можно вытаскивать только из её гравитационного влияния. Рассматривают разницу между тем, что наблюдается, и "что должно быть", и приписывают её тёмной материи. Довольно часто получается довольно равномерное распределение. Иногда не очень - тогда можно отговориться тем, что "мы про данную галактику не всё знаем" (например, в анализе используются какие-то предположения, которые могут иногда быть неверными - например, что в галактике нет каких-то нетипичных особенностей структуры, не видимых из нашей точки). В общем, среднестатистически добавление тёмной материи с хорошим распределением "вылечивает" проблему. И это максимум, на который можно рассчитывать.

Астрономия в этом смысле, как естественная наука, может быть больше похожа на биологию, чем на физику. Нельзя требовать универсального закона, выполняющегося везде точно без сучка, без задоринки. Каждый объект в чём-то уникален, и приходится проводить обобщения, отбрасывая те или иные маргинальные случаи, откладывая их "на потом".

[Munin]

(for whiterussian)

whiterussian
Мне только одна картинка не понравилась (потому что она не решает проблему, а утыкается в неё, и в хорошо известную). Ваши знания я уважаю, но это не значит, что я должен априорно хавать вообще всё, что вы произносите. У вас с этим проблемы?

unistudent в сообщении #1002014 писал(а):

Например, такая сумашедшая идея: предположим, что темная материя есть, но только в межгалактическом пространстве. Сами же галактики, это такие своеобразные полости в этой темной массе.

А для чо? Вы таким способом:
- не даёте объяснения вещам, которые объяснения требуют;
- даёте объяснения вещам, которые объяснения не требуют;
- ставите новые проблемы, которым не даёте никаких объяснений.

[unistudent]

Munin
Да нет, это бред, конечно, про полости.. но любопытно. Интересно, например, узнать как астрономы сами относятся к этой гипотезе. Ведутся же, наверно, отдельные исследования в этой области. Допустим, темная энергия есть на самом деле, причем везде, кроме сферических полостей, внутри которых живут галактики. Можно было бы тогда подтвердить этот факт с помощью существующих приборов и методов?

[Munin]

Я думаю, про это лучше всего расскажет Pphantom :-)

[unistudent]

Pphantom расскажет и отправит… вслед за it12345

[olenellus]

unistudent в сообщении #1001385 писал(а):

Эта теория появилась в середине 60-х. За 50 лет, прошедших с тех пор, наверняка появились новые данные, которые опровергают или наоборот подтверждают эту теорию.

А воз и ныне там.

Спор идёт между сторонниками квазипостоянных спиральных плотностных узоров, вращающихся как целое (гипотеза Лина и Шу, о которой Вы упомянули), сторонниками стохастических транзиентных уплотнений (гипотеза Тумра) и вычислителями. Кинематическую же гипотезу Линдблада уже никто всерьёз не рассматривает (впрочем, могу ошибаться). Гипотеза квазипостоянных волн уплотнения очень красива, хотя получена была для линеаризации и без того уже очень сильно упрощённой задачи (есть асимптотика некоторых частных нелинейных случаев). Гипотеза стохастических уплотнений требует объяснения такой высокой частоты встречаемости спиральной структуры. Кое-где источник возмущения понятен: взаимодействующие галактики, "галактики со спутниками" (М51), сближающиеся галактики. Но для основной массы спиральных галактик его приходится придумывать (очень модно стало приплетать "сгустки тёмной материи"). Также требует объяснений глобальность многих наблюдаемых спиральных структур. Вычислители же живут своей жизнью. У них никаких долгоживущих рукавов тоже не получается. Хотя, совсем недавно попадался препринт с симулякром из сотни миллионов частиц, всего в 1000 раз меньше, чем в нашей галактике. Эти утверждают, что в ответ на локализованное возмущение (прокол из другой вселенной?) образуется спиральная структура, флуктуирующая во времени и затухающая немного медленнее, чем это следует из гипотезы стохастических уплотнений. Зато у некоторых вычислителей получаются хорошие стабильные бары, которых нет ни в одной из аналитических теорий. Появилась даже концепция постоянного бара и рождаемого его возмущениями, в других условиях бывшего бы временным, спирального узора.

Munin в сообщении #1001445 писал(а):

Увы, эта гипотеза как раз отпала.

Отнють. Впрочем, я могу ошибаться. Когда и почему отпала? В обзорах 2010-х годов она была ещё жива.

Munin в сообщении #1001445 писал(а):

Сейчас мэйнстримное представление (хотя всё ещё местами шаткое) - это то, что спиральный узор образован волнами звёздообразования.

Я о таком взгляде где-то слышал, но никогда не видел деталей. Есть подозрения, что это глухой телефон. Дадите сслыку?

[Munin]

(Оффтоп)

olenellus в сообщении #1007234 писал(а):

прокол из другой вселенной?

Падение dwarf-а на диск...

olenellus в сообщении #1007234 писал(а):

Я о таком взгляде где-то слышал, но никогда не видел деталей. Есть подозрения, что это глухой телефон. Дадите сслыку?

Лекции Засова А.В. "Звездообразование в галактиках". 2-я Школа современной астрофизики. 2006.
5-я лекция, если не ошибаюсь.
Я подозреваю, что в его письменных текстах тоже легко найти.

Спасибо за комментарии. Я, похоже, представлял себе картину гипотез крайне смутно.

Если дадите ещё обзорчиков почитать, будет совсем здорово.

[whiterussian]

(Munin)

http://iopscience.iop.org/1674-4527/12/8/004