Jospa täällä olisi viisaampia jotka osaisivat selittää galaksien tähtien kiertonopeuksien samanlaisuuden riippumatta niiden etäisyydestä galaksin keskustasta.
Kysymys heräsi katsellessani Yleltä tiedesarjan Valoa ja pimeää toista jaksoa, joka on vielä hetken nähtävissä Yle Areenassa, linkki: http://areena.yle.fi/1-2152564. Tykkään Jim Al-Khalilin tyylistä tieteen historian avulla perustella miten nykyisiin käsityksiin on päädytty, ja suunnilleen ohjelma-ajassa 22.30 hän kertookin Vera Rubinin mittauksista ja havainnosta, että tähdet kiertävät Andromedan keskustaa suunnilleen vakionopeudella riippumatta niiden etäisyydestä galaksin keskustasta. Vertailun vuoksi hän esitti aurinkokunnan planeettojen kiertonopeudet, jotka ovat sitä hitaampia, mitä kauempana auringosta planeetat kiertävät, siksi koska auringon vetovoima heikkenee etäisyyden kasvaessa ja ulompien planeettojen kiertonopeuksien on siksi oltava hitaampia, jotta planeetat pysyisivät radoillaan.
Andromedan kohdalla selitykseksi ulompien tähtien suurelle nopeudelle keksittiin näin ylimääräinen gravitaation lähde, pimeä aine galaksin keskustassa, joka pitää ne radallaan suuresta nopeudesta huolimatta. Miksi näin? Eikö pimeä aine vaikuta gravitaation kautta samalla tavalla kuin mikä tahansa massa, eli heikentyen etäisyyden funktiona? Tällöinhän vaikutus sisempiin tähtiin olisi suurempi ja kiertonopeuksien galaksin ulkolaidalla pitäisi edelleen olla hitaampia kuin galaksin ytimessä?
Kysymys heräsi katsellessani Yleltä tiedesarjan Valoa ja pimeää toista jaksoa, joka on vielä hetken nähtävissä Yle Areenassa, linkki: http://areena.yle.fi/1-2152564. Tykkään Jim Al-Khalilin tyylistä tieteen historian avulla perustella miten nykyisiin käsityksiin on päädytty, ja suunnilleen ohjelma-ajassa 22.30 hän kertookin Vera Rubinin mittauksista ja havainnosta, että tähdet kiertävät Andromedan keskustaa suunnilleen vakionopeudella riippumatta niiden etäisyydestä galaksin keskustasta. Vertailun vuoksi hän esitti aurinkokunnan planeettojen kiertonopeudet, jotka ovat sitä hitaampia, mitä kauempana auringosta planeetat kiertävät, siksi koska auringon vetovoima heikkenee etäisyyden kasvaessa ja ulompien planeettojen kiertonopeuksien on siksi oltava hitaampia, jotta planeetat pysyisivät radoillaan.
Andromedan kohdalla selitykseksi ulompien tähtien suurelle nopeudelle keksittiin näin ylimääräinen gravitaation lähde, pimeä aine galaksin keskustassa, joka pitää ne radallaan suuresta nopeudesta huolimatta. Miksi näin? Eikö pimeä aine vaikuta gravitaation kautta samalla tavalla kuin mikä tahansa massa, eli heikentyen etäisyyden funktiona? Tällöinhän vaikutus sisempiin tähtiin olisi suurempi ja kiertonopeuksien galaksin ulkolaidalla pitäisi edelleen olla hitaampia kuin galaksin ytimessä?
Vastaukset 19
Vanhimmat
Pätkääkään viisaampi en ole, mutta löysin seuraavan:
https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve
Pimeä aine lienee toisen alkuräjähdyksen synnyttämän maailmankaikkeuden ainetta.
"Pimeä aine lienee toisen alkuräjähdyksen synnyttämän maailmankaikkeuden ainetta."
Vaikuttaa mielenkiintoiselta. Laittanet linkin tuohon tutkimukseen?
Johan tuo Hawk... antoikin wikipediaviitteen mutta sanottakoon nyt kuitenkin, että ei se oletettu pimeä aine sijaitse pelkästään galaksin keskustassa vaan ulottuu kaikkialle koko galaksin haloon asti. Se ei siis vaikuta tähtiin niin kuin galaksin keskustassa olisi suuri massa jonka gravitaatiovaikutus sitten olisi kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön .
Ohman
Piti kirjoittaa sama kommentti, että pimeä aine käsittää koko galaksin eikä pelkkää sen keskustaa, mutta Ohman oli jo ehtinyt aiemmin.
Kstsoin Al-Khalilin ohjelman, ja siinä ei sanota, että pimeä aine on vain galaksin keskustassa. Al-Khalili on minusta aivan ylivertainen tiedeohjelmien asiantuntija. Hän puhuu loistavaa englantia ja käyttää jopa liitua ja liitutaulua, eikä pelkästään nykyajan härpäkkeitä. Toivottavasti YLE tai joku muu hommaa enemmän hänen ohjelmiaan näytille. Jos joku tietää, mistä hänen ohjelmiaan saisi esim. CD:llä, olisin kiitollinen tiedosta. Hänen nettisivustonsa mukaan niitä ei ollut kaupan, kun viimeksi katsoin.
Joo! Aika hämmentävä spektaakkeli tuo galaksin tähtien käyttäytyminen. Jos tuota tulisi joku tärkeilevä filosofi selittämään (ja viittaisi veneen tapin perusteella laatimaansa kosmologiamalliin) ottaisin aika pidättyvän kannan. :) Nyt kun näkyy asiaa kuitenkin tutkitun ja mallinnetun lukuisten tieteilijäryhmien toimesta, lienee pakko suhtautua vakavasti.
Kiitos vastauksista ja linkeistä.
Tosiaan, kun katsoin tuon kohdan uudestaan, niin eihän Al-Khalili sanokaan tarkalleen ottaein mitään pimeän aineen sijainnista, ainoastaan suomenkielisessä tekstityksessä käytettiin sanaa keskusta. Se oli siten kääntäjän oma virhetulkinta. Samaa mieltä siitä, että Al-Khalilin presentaatio on aivan loistavaa ja hänen tuotantoaan olisi hienoa nähdä lisää.
Olen koittanut hahmottaa pimeän aineen massajakautumaa kaksiulotteisella kiekolla Newtonin lakien mukaan, enkä nyt ihan vieläkään ole täysin varma siitä hahmotanko sen vaikutusta oikein. Wikipedian artikkelin perusteella Rubinin ja Fordin selityksen mukaan galaksin (pimeällä aineella lisätty) kokonaismassa kasvaisi lineaarisesti suhteessa säteeseen hyvän matkaa näkyvien tähtien ulkopuolelle. Jos asiaa yrittää yksinkertaistaa ajattelemalla pimeätä ainetta kaksiulotteisena kiekkona joka muodostuu sisäkkäisistä renkaista, yksittäisen tähden kiertoradan ulkopuolinen rengas "kumoaa" galaksin keskipisteen gravitaatiokenttää ja hidastaa sen kiertonopeutta entisestään. Sisemmät "pimeän aineen renkaat" ovat painavampia ja hidastavat lähempänä olevaa keskustaa olevia tähtiä enemmän, tasaten tähtien kiertonopeuksien eroja. Jotenkin näin sen tällä hetkellä ymmärtäisin.
sohva-saganille: Minusta kiteytit asian ihailtavasti. Tuohon minäkin pyrin, mutten vain osannut - joten piti laittaa linkki. (En myöskään uskonut että suppea esitys olisi saanut juuri uskottavuutta ilman laajempaa katsausta.)
Ajatuksesi on vähän virheellinen. Se pimeä aine on muodoltaan lähes pallo (oblate spheroid) eikä kaksiulotteinen kiekko. Esim. Linnunradan pimeä aine on tällainen pallo jonka dimensio > 50 kpc (kiloparsek) ja massa ehkä 10^12 auringon massaa (am). Se ei siis ole 2-ulotteinen kiekko. Kun lasketaan tähtien liikettä on käytettävä gravitaatiopotentiaalia tällaisessa pallossa eikä se nyt ihan vastaa kuvaustasi 2-ulotteisesta kiekosta.
Muita Linnunradan osia ovat:
kiekko, säde 15 kpc , joka koostuu
ohuesta kiekosta jossa ne spiraalikäsivarret ovat (paksuus 1 kpc), tähtien massa 10 ^11 am, kaasun massa 10^10 am, pölyä 10^8 am
paksusta kiekosta (paksuus 2 kpc) tähtien massa 10^10 am
ja sitten siinä sferoidissa on
tähtien halo,säde > 20 kpc : tähtien massa 10^9 am, tähtien radat elliptisiä ja niillä voi olla suuri inklinaatio Linnunradan tasoon nähden
ja keskuspullistuma (bulge) , säde > 3 kpc, tähtiä kaasua 10^10 am
Keskustassa on vielä musta aukko.
Ei tämäkään tyhjentävä luettelo ollut. Etsi itse tietoja kunnollisista moderneista lähteistä jos nämä asiat kiinnostavat.
Ohman
sohva-sagan nimenomaan mainitsi yrityksestä yksinkertaistamiseen - eikä esimerkiksi tinkimättömästä oikeaoppisesta mallista. Jos taas kerroit kaiken ylläolevan nimenomaan minun valistamisekseni, taisi saarna mennä väärälle seurakunnalle. :)
Yritys yksinkertaistaa oli epäonnistunut koska kiekkomalli on virheellinen. Pimeä aine muodostaa sferoidin, jonka massa on huomattavasti suurempi kuin galaksin muu massa, esim. siis meidän galaksissamme Linnunradassa tuo massa on suuruusluokkaa 10^12 am.
Vastaukseni oli kyllä tarkoitettu sohva-saganille.
Sinua en haluakaan "valistaa" koskapa asiallinen kirjoitukseni on mielestäsi "saarna".
Sävysi on sellainen etten jatka tätä keskustelua kanssasi.
Ohman
Sopii mainiosti. En olekaan erityisen kiinnostunut keskustelemaan henkilöiden kanssa, jotka eivät käytännössä kykene osoittamaan selkeästi edes kenen kanssa kulloinkin keskustelevat. :)
Nyt sohasit Ohmanni pahhaan paikkaan. Se tämä H onnii mielestään tämän palstan kunkku ja pääkuru. Ei sen juttuja piä männä tonkimaan. Ne sellaset pillastuu pahan kerran jos joku muukiin tietää jottain.
Kyllä sohva-saganin yksinkertaistus minunkin mielestä on erinomainen. Ei tarvitse kuin pyöräyttää tuo kaksiulotteinen levy viivoineen 180 astetta, ja meillä on pallo.
Kyseinen H kirjoittaa pääasiassa hyvää ja asiantuntevaa tekstiä. Ei silti, on täällä muutama muukin samaan kykenevä. Esimerkiksi Ohman, jota toisaalta pidän turhan vikeatajuisena ja jopa vähän snobina tällaiselle palstalle. Epäasiallisia mölisijöitä on valitettavasti vaan useita jokaista asiallista kirjoittajaa kohti.
planeetat kiertää aika-lailla yksikseen aurinkoa omaa tahtiaan tähden vetovoimassa, silti muitten planeettojen liikkeet hieman vaikuttaa ratoihin.
Galaksi on kiekko mikä pyörii. Tähdet on ikään kuin verkostoituneet toisiinsa.
Pimeät aineet on täyttä huuhaata(!)OK
"Galaksi on kiekko mikä pyörii. Tähdet on ikään kuin verkostoituneet toisiinsa." Joo, ja elliptisillä galakseilla sama juttu ilman kiekkoa, verkostoitumista ja mahdollisesti selvää pyörimistäkin. Pimeitä aineita ei sitten kannata ottaa.(?)EVVK
älä sinä pösilö puutu asiakeskusteluihin(!)OK
Kiitos samoin. :)