Re: materia oscura e rotazione delle galassie

From: marin <a_at_b.invalid>
Date: Sat, 3 Jun 2023 22:57:18 +0200

Il 01/06/2023 12:08, Elio Fabri ha scritto:

> Stando alla luminosità, che indica più o meno il numero di stelle
> presenti nelle varie regioni, si vede che il grosso della massa sta
> nel nucleo.
> Di conseguenza un stella periferica, posta in uno dei bracci, sentirà
> un campo gravitazionale GM/r^2, dove M è la massa *del nucleo* e r la
> distanza della stella dal centro.
> Da qui segue la velocità di fuga che hai scritto, però col significato
> di M e r che ho precisato.

Intanto grazie della risposta.
Io sinceramente ho provato a fare un calcolo ma il risultato mi
sconcerta un po'.
Piccola parentesi. Presumo che la massa della Via Lattea sia stimata non
solo osservando la luce delle stelle ma sommando anche le masse dei
buchi neri, soprattutto quello che sta al centro che dovrebbe dare un
contributo importante.

Ho considerato

6,82E+11 massa via lattea in masse solari
100000 diametro via lattea in anni luce
6,67259E-11 costante di gravitazione universale
1,98855E+30 massa sole in kg
9,46073E+15 anno luce in metri
4,73037E+20 raggio via lattea in metri
1,35619E+42 massa via lattea in Kg

e applicando la formula vf = sqrt(2GM/r) si ottiene una velocità di fuga
alla periferia della via lattea di 618550,7329 m/s (per coincidenza è
uguale alla velocità di fuga sulla superficie del Sole)

Le evidenze sperimentali indicano una velocità di circa 200 Km/s e noi
nei calcoli teorici dovremmo rimanere molto sotto. Perchè allora ottengo
un valore molto più alto?
Io ho considerato l'intera massa della Via Lattea non sapendo
quantificare la massa del nucleo come da tue indicazioni però hai anche
detto che il nucleo contiene gran parte della massa della galassia
quindi non dovremmo discostarci di molto nel risultato finale. Invece
per far quadrare i conti e stare sotto i 200 km/s occorre proprio
cambiare ordine di grandezza alla massa e al diametro della galassia.
Dove sbaglio?

> La via d'uscita sembra essere appunto che ci sia una massa "oscura",
> ossia non condensata in stelle che emettono luce, e distribuita fuori
> dal nucleo galattico.
> Se questa massa fosse distribuita a diversi r con un andamento
> Mosc ~ r,
> darebbe appunto luogo a una velocità di equilibrio indip. da r.
> Naturalmente il problema con questa ipotesi è che da un lato questa
> massa c'è ma non si vede, dall'altro non si ha la minima idea di che
> tipo di materia possa essere.

> Termino ricordandoti che ci sono altre evidenze in favore di una
> materia oscura, che dovrebbe essere presente anche al difuori delle
> singole galassie:
> - negli ammassi di galassie si riscontrano velocità (delle galassie)
> superiori alla velocità di fuga calcolata assumendo una massa
> proporzionale alla luce emessa dalle stelle presenti nelle galassie
> - a livello cosmologico si riesce a conciliare le osservazioni coi
> modelli teorici solo ammettendo che sia presente materia oscura, e in
> quantità ben superiore a quella "visibile".

Perchè viene scartata l'ipotesi che i modelli teorici su oggetti piccoli
non siano applicabili ad oggetti grandi?
L'equazione vf = sqrt(2GM/r) funziona bene nel Sistema Solare perchè c'è
un oggetto grosso al centro e tanti oggetti piccoli che girano intorno.
Ma una galassia a spirale è più complessa, la massa pur essendo maggiore
al centro è più sparsa rispetto a un sistema planetario.
Un nucleo compatto al centro o un nucleo "distribuito" hanno gli stessi
effetti gravitazionali?
Non è possibile ad esempio che i bracci della spirale abbiano una
funzione di collante dovuto al fatto che le stelle vicine si attirano
l'una con l'altra?
Sono state fatte simulazioni a riguardo?
Received on Sat Jun 03 2023 - 22:57:18 CEST