Плоские кривые вращения и гравитационный потенциал

Я читал о кривых вращения спиральных галактик, и у меня есть вопрос, который я хотел бы уточнить.

Например, многие из них имеют плоские кривые вращения через некоторое характерное расстояние р > р с от центра. Если это так, то при вычислении гравитационного потенциала путем решения:

в 2 "=" р г ф г р ,

это означает, что на больших расстояниях, где в ( р ) почти постоянно, ф ( р ) увеличивается как логарифм расстояния.

Если продолжать размещать массивные частицы во внешних частях галактики; у человека есть два варианта:

  1. Скорость почти постоянна в конечном диапазоне расстояний, а затем, почти на краю галактики, начинает уменьшаться.
  2. Скорость остается постоянной до тех пор, пока р → + ∞ .

Если 1) верно, то зачем нужна темная материя, чтобы встроить всю галактику в гало, ведь на краю галактики все снова становится кеплеровским?

Если 2) верно, то, поскольку классическая массивная частица не может туннелировать потенциальный барьер, создаваемый ф ( р ) ∼ п ⁡ ( р / р с ) , не значит ли это, что есть радиальная отсечка р Λ для каждой частицы такой, что она не может двигаться дальше этой орбиты радиуса р Λ ? Не означает ли это, что галактика является самоограниченным и конечным объектом?

Ответы (1)

(1) верно: скорость остается примерно постоянной до некоторого конечного радиуса, после чего она начинает падать (приближаясь к кеплеровской). Это происходит из-за того, что протяженность гало темной материи простирается на большие радиусы, чем радиус галактики — обычно в 2–10 раз или около того (но его трудно измерить) для «вириального радиуса» (который измеряет протяженность гало) по сравнению с «полусветовым/эффективным радиусом» галактики

Вы рассматриваете определенный тип ореола, например, NFW или Burkert. Они дают в ( р ) ∼ 1 / р для больших значений р . Но NFW сталкивается со многими проблемами, а Беркерт феноменологичен, так что за ним нет никакой физики. тогда 2) не кажется таким сумасшедшим
@ user115376 Нет наблюдений за кривыми вращения на достаточно больших радиусах (сотни кпк), чтобы показать спад. (2) не имеет смысла, потому что требует бесконечного количества массы для всех гало (не говоря уже о том, что частицы движутся динамически, а не квантово-механически). При сотнях кпк ореолы становятся усеченными из-за приливных взаимодействий с местными средами, и только в немного больших масштабах (Мпк) вы начинаете сталкиваться с другими ореолами и структурами более крупного масштаба.
Если суммарный гравитационный потенциал (барионы+темная материя) увеличивается с расстоянием, поскольку частица не может иметь бесконечную энергию, иначе никакие структуры не образуются, то существует радиус, выше которого массивная частица с энергией Е не может двигаться. Интегрируя до этого радиуса отсечки, бесконечная масса не требуется.
@user115376 user115376 Конечно, но вы должны учитывать частицы всех энергий, включая те, которые приближаются к нулю (то есть несвязанные) и выше ... Вселенная не является единым, изолированным и идеально гладким ореолом / потенциалом. Если вам нужна дополнительная информация, вам следует обратиться к космологическим симуляциям темной материи (например, « Миллениум »), которые представляют собой результирующую структуру плотности и профили.
Космические лучи экстремальных энергий имеют энергии, превышающие 5 × 10 19 е В : эта энергия все еще конечна. Заряженная частица будет излучать. Проблема в 2) возникает, когда нейтральные частицы высокой энергии: фотоны+нейтрино. Фотоны, без проблем, эффективный потенциал учитывает только гравитационное линзирование. Нейтрино, два случая. а) Придерживайтесь Стандартной модели и считайте безмассовым. То же, что фотоны. б) Зайдите в БСМ и посчитайте массу. Они взаимодействуют слабо и неэлектромагнитно, не имеет значения, могут ли они достичь «бесконечных энергий», в конце вы их не увидите. Это не противоречие.
помните, что Millenium Simulation работает с Λ − CDM и это тот, который в малых масштабах дает профиль NWF, который точно сталкивается со многими проблемами, например, в центре галактик. Только барионная обратная связь могла сгладить профиль плотности вокруг р "=" 0 как предложено в Chan TK et. др. 2015. Вот почему я немного придерживаюсь идеи, что 2) может быть причиной или, по крайней мере, не кажется сумасшедшей идеей.
@user115376 user115376 Это полностью выходит за рамки вашего первоначального вопроса и выходит далеко за рамки основной физики, но не имеет значения, что энергии по-прежнему конечны ... проблема в том, что частицы имеют большие радиусы, едва связанные с ореолом хозяина --- т.е. почти ноль (при отрицательном связанном и положительном несвязанном). Не стесняйтесь задавать новый вопрос о том, почему (2) не имеет смысла.
Извините, но ответы, которые вы даете, меня не убеждают, это открытый форум для обмена идеями.
Плоские кривые вращения и гравитационный потенциал
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v