 |
Астронет: А. С. Сабурова/ГАИШ Связь относительной массы темного гало со свойствами галактик http://variable-stars.ru/db/msg/1245844/const_mu.html |
О постоянстве поверхностной плотности темных гало в галактиках.
В настоящее время существует ряд публикаций, в которых делается вывод о том, что центральная поверхностная плотность темных гало μ0D = r0 ρ0 , где r0 и ρ0 - соответственно радиус ядра и центральная плотность гало, примерно постоянна и не зависит от типа и светимости объекта. Такой вывод делается, в частности, в статье Donato et al (2009), где рассматривались кривые вращения выборки из порядка 1000 спиральных галактик, а также модели массы карликовых неправильных галактик, спиралей поздних и ранних типов с кривыми вращения высокой точности, и данные по слабому гравитационному линзированию спиральных и эллиптических галактик. Авторы определили, что логарифм поверхностной плотности темных гало принимает для всех рассмотренных объектов примерно одинаковое значение: log μ0D = 2,15±0,2. На рисунке 20 приводится сопоставление логарифма поверхностной плотности темных гало с абсолютными звездными величинами. Из рисунка видно, что поверхностная плотность гало постоянна для выборки галактик, характеризующейся широким диапазоном звездных величин и морфологических типов. Постоянство поверхностной плотности темного гало для столь разных объектов, несмотря на разные условия формирования и эволюции кажется удивительным, однако оно может иметь важный физический смысл, и, по-видимому, указывает на некоторые закономерности в распределении темного вещества в галактиках. Прежде всего, это означает, что темные гало различных галактик различаются значительно меньше, чем их дисковые компоненты.
Рис. 20: Сопоставление логарифма поверхностной плотности темных гало с абсолютными звездными величинами для выборки галактик различных морфологических типов. Пустыми кружочками показаны данные, полученные в работе Spano et al (2008). Карликовым неправильным галактикам соответствуют заполненные зеленые круги. Спиральные и эллиптические галактики, исследованные с помощью слабого линзирования, показаны черными квадратиками. Розовые треугольники соответствуют карликовым сфероидальным системам. Спиральные галактики раннего типа обозначены красными треугольниками. Данным THINGS по близким спиралям соответствуют голубые треугольники. Donato et al (2009).
Проблеме постоянства центральной поверхностной плотности темных гало посвящена также статья H. J. de Vega и N. G. Sanchez (2009). Авторы утверждают, что универсальное соотношение между радиусом ядра и центральной плотностью темного гало имеет ту же природу, что и соотношение Ларсона для поверхностной (колонковой) плотности межзвездных молекулярных облаков (это соотношение соблюдается для облаков любых типов, с размерами, распределенными в диапазоне: 0,001 пк < r0 < 100 пк). Примечательно и то, что даже численные значения поверхностной плотности для облаков и темных гало примерно совпадают. Авторы предлагают физическое объяснение постоянству поверхностной плотности, основываясь на теореме вириала и том, что значение полной энергии увеличивается с размером системы. Авторы утверждают, что универсальный характер μ0D для этих систем связан с действием самогравитации (и для барионного, и для темного вещества), а μ0D связано с динамической шкалой, определяемой гравитационным сжатием.
Интересные результаты приводятся в работе Gentile et al (2009). Авторы утверждают, что поверхностная плотность видимого вещества также постоянна внутри радиуса ядра темного гало, что свидетельствует о том, что гравитационное ускорение, создаваемое видимой компонентой, всегда одно и то же на этом радиусе. Из постоянства поверхностной плотности видимой и темной компонент внутри радиуса ядра гало следует также универсальность отношения барионной и темной массы внутри этого радиуса.