 |
Астронет: А. С. Сабурова/ГАИШ Связь относительной массы темного гало со свойствами галактик http://variable-stars.ru/db/msg/1245844/hi.html |
Корреляция между поверхностными плотностями темного вещества и нейтрального водорода.
Наличие корреляции между поверхностными плотностями темного вещества и нейтрального водорода впервые было обнаружено в работах Bosma (1978, 1981), где для сравнительно небольшой выборки галактик был сделан вывод о том, что полная поверхностная плотность вещества (то есть масса, приходящаяся на единицу площади диска), необходимая для объяснения наблюдаемой кривой вращения вне оптического радиуса примерно пропорциональна поверхностной плотности нейтрального водорода. (Этот результат эквивалентен выводу о связи между поверхностными плотностями темного вещества и нейтрального водорода, если вкладом видимого вещества в полную поверхностную плотность за пределами оптического радиуса можно пренебречь.) Вопрос о постоянстве с радиусом отношения между поверхностными плотностями темной материи и HI был повторно исследован в работах Freeman (1993), Broelis (1992) и Combes (2000). Эти авторы пришли к заключению, что данное отношение постоянно вдоль радиуса за пределами оптических границ. Согласно Combes (2000), оно также слабо меняется от галактики к галактике и возрастает при переходе от поздних к ранним морфологическим типам (см. рисунок 19, где показаны отношения поверхностных плотностей темного вещества и нейтрального водорода в зависимости от морфологического типа). Вывод о постоянстве этого отношения с радиусом был получен также и для карликовых галактик (см, например, Jobin, Carignan, (1990)).
Рис. 19: Отношения поверхностных плотностей темной материи и нейтрального водорода, требуемые для объяснения наблюдаемых кривых вращения в зависимости от типа. Combes (2000).
В связи с выводом о наличии связи между поверхностными плотностями темного вещества и нейтрального водорода, и с учетом ряда других предпосылок, была предложена гипотеза о том, что темное вещество состоит из холодного газа, находящегося, в основном, в молекулярной форме и имеющего фрактальную структуру (см. Pfenniger et al (1994)).
Постоянство отношения поверхностных плотностей темного вещества и нейтрального водорода также может отражать лишь сходство в законах распределения этих составляющих в галактиках.
Однако к описанным выше результатам следует относиться с осторожностью. Подтверждение этому можно найти в работе Hoekstra et al (2001), где производится моделирование кривых вращения для выборки из 24 спиральных галактик. Кривые вращения в этой работе моделируются следующим образом: распределения поверхностной плотности звездных дисков получаются из распределений поверхностной яркости и отношений массы к светимости, постоянных с радиусом, а профили поверхностной плотности темной материи считаются пропорциональными наблюдаемым профилям нейтрального водорода. Авторы приходят к заключению, что часть объектов плохо объясняется описанной выше моделью на больших расстояниях от центра, где профиль поверхностной плотности газа начинает резко спадать (что приводит спадающей модельной кривой вращения), в то время как наблюдаемая кривая вращения остается плоской. А те случаи, когда модельные кривые хорошо объясняют наблюдения, соответствуют недостаточно протяженным наблюдаемым профилям поверхностной плотности нейтрального водорода (соответствующие им кривые вращения HI просто не достигают еще радиуса, на котором происходит падение). Таким образом, связь между поверхностными плотностями темной материи и нейтрального водорода оказывается слабой, или вовсе отсутствует.
Другая сложность, к которой приводит предположение о темной материи, находящейся вместе с газом в диске, заключается в том, что массивный диск должен быть достаточно сильно динамически нагретым, чтобы оставаться гравитационно устойчивым ( Elmegreen (1995)), хотя этот вопрос требует более подробной проработки.