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[¯|¯] La curva di rotazione delle galassie. La materia oscura

agosto 1st, 2017 | by Marcello Colozzo |

curva di rotazione delle galassie,materia oscura
Fonte dell'immagine: astronomicamens.wordpress.com

L'informazione sulla distribuzione delle velocità delle stelle e del gas che compongono una galassia è contenuta nella cosiddetta curva di rotazione. Vediamo di cosa si tratta.

Consideriamo una galassia in cui la distribuzione della materia esibisce una simmetria sferica. I risultati a cui giungeremo si generalizzano immediatamente alla simmetria ellisoidale. Ciò premesso, supponiamo di avere una particella di prova che simula il moto di una stella appartenente alla galassia. Per la terza legge di Keplero, se r è la coordinata radiale della particella, la sua velocità è:

curva di rotazione delle galassie,materia oscura

essendo G la costante di gravitazione universale, mentre M(r) è la massa contenuta nella sfera di raggio r. Se Rg è il raggio della galassia, M=M(Rg) è la massa totale. Dalla formula precedentes si ha:
curva di rotazione delle galassie,materia oscura

In altri termini, al di fuori della galassia, la velocità segue va come 1/sqrt(r). Per contro, i dati osservativi forniscono una legge diversa.








Più specificatamente, la velocità si mantiene costante per un determinato range di valori di r>Rg, "appiattendo" così la curva di rotazione. Ciò implica necessariamente la presenza di materia "non visibile"
(cioè che non emette radiazione elettromagnetica). Si parla perciò di massa mancante o equivalentemente di materia oscura. In virtù della simmetria sferica, ci aspettiamo che la materia oscura si distribuisca attraverso un alone, la cui densità può essere stimata nel seguente modo:

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