Galaksideki tüm yıldızların hızları hakkında

1 beğenilme 0 beğenilmeme
116 kez görüntülendi

Bilindiği üzre, kendi güneş sistemimizdeki tüm gezegenlerin güneş etrafında dönüş hızları birbirinden tamamen farklı,bunun nedeni güneşe yakın olanların diğerlerine oranla daha hızlı dönmesi(bkz:kütle çekim etkisi,kepler kanunları)

Ama 1970de bir astronom hanfendi (Vera Rubin)  hamileliği nedeni ile pek ilginç şeyleri araştırma gücünü kendinde bulamaz ve daha rahat olan galaksi inceleme işine başlar .Ancak bir şeyler ters gider; o zamana kadar bilinen gezegenlerin , güneşlerin(yıldızların) galaksi etrafındaki dönüş mekanizmasına ters birşey keşfetmiştir.Galaksi merkezindeki varsayılan devasa karadeliğin kütleçekim etkisine ve diğer dönüş mekanizmalarına ters olarak, yıldızlar galaksi merkezine yakın veya uzak farketmeksizin "3aşşağı-5yukarı" aynı hızlarda seyretmektedir.

Soru 1:Bunun nedeni nedir?

Cevap 1:Karanlık maddedir.

Soru 2:Karanlık maddenin buradaki işlevi nedir?

Soru 3:İçinde bulunduğumuz "samanyolu" galaksisinin merkezinde bulunan karadeliğin kütlesinin,tüm saman yolundaki toplam karanlık madde ile bağlantısını nasıl açıklarız?

Soru 4:Karanlık madde diye tasvir edilen şey hangi oranlarda ,ne şekillerde ne tarafa yayılıyor ?




$\boxed{DUZELTME}$


[[@fiziksever]]Küçük bir düzeltme: Vera Rubin'in hamileliği nedeniyle galaksi inceleme işine başladığı yanlış bir bilgi(ayrıca tam tersine bu alan bence hem çok ilginç hem de çok zor:)). Liseden beri astronom olmak istemiş, lisansını(1948), yüksek lisansını(1951) -tezini Amerikan Astronomi Cemiyeti'ne dokuz aylık hamile iken sunmuş- ve doktorasını(1954) astronomi üzerine yapmış. Kaynak olarak şu söyleşiye bakılabilir. 

13, Nisan, 2016 Akademik Fizik kategorisinde Anıl (6,706 puan) tarafından  soruldu
17, Nisan, 2016 wertten tarafından yeniden kategorilendirildi

telefon jokeri ile,yuri gagarin i aramak istiyorum sayın topolov :))

Şu sıralar bende Stephen Hawking'in "Zamanın Kısa Tarihi" adlı eserini okuyorum. Kitap sözüm ona herkesin anlayacagı seviyede yazılmış guya, ama bazı cümlelerini anlamak,açmak gerçekten iyi bir fizikçi olmayı gerektiriyor. Buna benzer benimde kafamda pek çok soru var. Fakat bu site matematik sitesi olduğundan sorularımı kendimde tutuyorum. Sizin sorunuzu cevaplayan bir arkadaş çıkarsa ben de bazı sorular soracağım. Yoksa NASA'ya yazmalı.

hocam türkçe daarcıgı oluşturmak amaç bence sorunuz belkı benımde cevaplayabılırım, araştırırım uğraşırız.

Örneğin ışık ışınlarının uzayda en kısa yolu (doğrusal olarak) izlemek zorunda olduğu halde,ışığı bize doğru gelen bir yıldızı normalde göremiyecekken (dünya ile yıldız arasında onu görmemize engel sistem ya da başka yıldızların var olması), yıldız ışınlarının Güneşin kütlesinin uzayzamanı bükmesi sonucu yolunu değiştirmesi sebebiyle yıldızı görebiliyoruz. Bu olayın deneylerlede doğrulandığı söyleniyor. Bunun sebebi nedir? Işık ışınları nedir ki bundan etkileniyorlar? O zaman Güneşin uzayzamandaki  yeri dışardan bakanlar için nasıl? Bulunduğu kısmı bükmeseydi bize ışığı $8$ dakikadan daha önce mi gelirdi vs...


hocam bir şeyler yazardım ama şu iki belgeseli izledikten sonra çok güzel bilgiler edinebilirsiniz.

ışığın hareketleri neden doğrusal gidiyor ,uzay zamanın bükülmesi nedemek ve çok mükemmel çatışkılar(paradoks) lar açıklanıyor.

https://www.youtube.com/watch?v=t6Z_Yj-_sig  genel görecelik

https://www.youtube.com/watch?v=tl7-oiRukHs   özel görecelik



1 cevap

1 beğenilme 0 beğenilmeme
 
En İyi Cevap

Cevap 2: Genel göreceliliğe göre sistemin kütle çekim potensiyali $\phi$ ve o sistemdeki incelenen nesnelerin hızlarının karesi $v^2$ ışık hızının karesinden çok küçükse, Newton yasaları nesnelerin hareketlerinin (yaklaşık olarak) doğru betimlenmesi için yeterlidir. Şimdi örnek olarak Güneş sisteminin Samanyolu galaksisinin merkezinin çevresinde yaptığı harekete bakalım(çizge Güneş(sarı) ve etrafındaki 14000 tane yıldızın(kırmızı noktalar) 15 yıl boyunca süren ölçümlerinden oluşturulmuştur ve Avrupa Güney Rasathanesi'ne aittir):

 image

Ben $r_{\odot,yörünge}\approx 25000IY\approx 2,4\cdot 10^{20}m$ okuyorum, bir tam tur da yaklaşık 220 milyon (dünya) yıl kadarmış ve son olarak toplam kütle de $5,8\cdot 10^{11}$ Güneş kütlesi kadarmış(bkz.). O zaman $\frac{\phi}{c^2}=\frac{G 5,8\cdot 10^{11} M_{\odot}}{r_{\odot,yörünge}c^2}\sim 10^{-6}$ ve $\frac{v^2}{c^2}=(\frac{2\pi r_{\odot,yörünge}}{(220\cdot 10^6 \text{yıl})c})^2\sim 10^{-7}$, yani galaksileri incelerken de Newton bize yetiyor.

Dönme hızına sadece kütle çekimin yol açtığını kabul edersek (merkezden uzak bölgeler için doğru çünkü katı cisim etkisi oralarda yok), yani kinetik enerji=kütle çekim enerjisi (yıldız kütleleri iki tarafta sadeleşiyor):

$\frac{v^2(r)}{r}=G\frac{M(r)}{r^2}\rightarrow v(r)=\sqrt{\frac{G M(r)}{r}}$ ve $M(r)$'ye gözlemlenilen galaksi merkezinin kütlesini koyarsak (çünkü ölçülen kütlenin çoğu orada) dönme hızı $1/\sqrt{r}$'ye orantılıdır (buna Kepler düşüşü deniyor). Ama sarmal galaksilerde ölçülen (ilk kez -bu gruba ait- Samanyolu için J.H. Oort, PNAS 10 (6): 253 (1924) doi:10.1073/pnas.10.6.253) hızların merkezden uzaklaştıkça $1/\sqrt{r}$ gibi azalmadığıdır (Oort daha iyi ölçümlerle bu tutarsızlığın giderileceğini yazar). Sarmal galaksilerde uzak mesafelerde dönme hızının sabit kaldığının ölçümü ilk olarak R. Verde et al. Astrophys. J. 238: 471 (1980) doi:10.1086/158003 makalesinde yayınlanmıştır ve nedeninin gözlemlenebilenin dışında kütle dağılımının olduğu ilk kez orada öne sürümüştür. Bu tip her galaksideki yıldızların dönme hızı aşağıdaki(gri eğri) gibidir: image


(çizge şu sayfadan alıntıdır, daha fazlası için oraya bkz.). İşte eğer sarmal galaksilerin merkezinden dışarılara doğru büyük miktarda karanlık madde var ise, ölçülen hızların sabit olması $\sqrt{\frac{M(r)}{r}}$ ile açıklanabilir. Ama her zamanki gibi verileri açıklayan başka kuramlar da mevcut.

Cevap 3: Neden ikisi arasında bir bağlantı olması gerektiğini bilmiyorum (bilgim yok).

Cevap 4: Ashman, K.M.  "DARK MATTER IN GALAXIES", PASP, 104, 1109 (1992) (bağlantı) adlı makalede bu soruların yanıtlarının olduğunu sanıyorum (ama ben tam okumadım).

Not: fotonyiyenadam'a teşekkür etmek istiyorum, benim bu konu hakkında hiç bilgim yoktu öğrenmeme aracı oldun. Küçük bir düzeltme: Vera Rubin'in hamileliği nedeniyle galaksi inceleme işine başladığı yanlış bir bilgi(ayrıca tam tersine bu alan bence hem çok ilginç hem de çok zor:)). Liseden beri astronom olmak istemiş, lisansını(1948), yüksek lisansını(1951) -tezini Amerikan Astronomi Cemiyeti'ne dokuz aylık hamile iken sunmuş- ve doktorasını(1954) astronomi üzerine yapmış. Kaynak olarak şu söyleşiye bakılabilir.

17, Nisan, 2016 fiziksever (1,160 puan) tarafından  cevaplandı
17, Nisan, 2016 fiziksever tarafından düzenlendi

Hocam teşekkür ederim ,Vera Rubin hakkında solucan deliği(morgan freeman) belgeselinin birinde öyle deniliyordu hemen düzelteyim.

Bende size saygılarımı sunarım, sorulara yaklaşımınız hâla daha çok heycanlı olduğunuzu gösteriyor ,gerçekten işini severek yapan birisiniz  ,bende size araştırdığım şeyleri sormaya devam ediceğim ,sizin bize kattığınız şeylerin binde biri size araç olduysa ne mutlu bana .

Sorular icin fotonyiyenadam arkadaşımıza ve cevaplar içinde Kaan arkadaşımıza bende teşekkür etmek istiyorum. Çoğu Zaman birşeyler anlamasam da sorularınızı ve cevaplarınızı takip etmekten mutluyum. Site sizlerle güzel.

Teşekkür ederim, benim adım anıl bu arada:) Bu tür soruları araştırıp düşünüp ,sürekli yanımda bulunan not defterime yazardım, şükürler olsun ki artık sadece yazmıyorum sorup  anlayıp geliştirebiliyorum ,ismini yeni öğrendiğim Kaan Hocamız gibi ve sizler gibi  bilim insanları sayesinde.


Handan Hocam ben deşifre oldum ama bu arada:) Şaka bir yana, sizin takip ettiğinizi öğrenince ben de sevindim şimdi.

@fotonyiyenadam: Anıl, Handan Hoca gerçekten üniversitede hoca. Bana öyle yazınca ayıp oluyor.

İkinizde sonsuzluk gibisiniz sonsuzluga adım attığınız anda ister daha çok ileride olun ister geride olun sonsuzluk çukuruna düşmüşsünüz demektir :)

Elimden geldiğince takip etmeye çalışıyorum. Aslında bu konulara da meraklıyım, sicim teori ile ilgili belgeselleri (anlamasam da) seyrediyorum, bir de TÜBİTAK bilim dergisinde güzel yazılar oluyor(reklam oldu ama). Bu arada ne güzel birbirimizden birşeyler öğrenebilmemiz, tartışabilmemiz. Boşverin hocalığı. 

:) (Bir de sicim teorisini kimsenin anlayabildiğini düşünmüyorum.)

...