Tully-Fisher förhållande

Tully -Fisher-relationen är ett  empiriskt härlett förhållande som relaterar massan eller inneboende ljusstyrkan hos en spiralgalax till dess rotationshastighet eller bredden på emissionslinjer i dess spektrum. Den publicerades första gången 1977 av Richard Tully och James Fisher [1] . Ljusstyrkan för en galax bestäms från data om den skenbara magnituden och avståndet till galaxen, bredden på spektrallinjerna mäts med långslitsspektroskopi .

Det finns olika varianter av detta beroende. Tully och Fisher ansåg ljusstyrka i det optiska området av spektrumet, men efterföljande studier har visat att beroendet är närmare för mikrovågsområdet ( K-band ) och infraröda områden i spektrumet, från observationer där uppskattningar av massan av stjärnkomponenten av galaxer erhålls. Förhållandet mellan ljusstyrka och maximal rotationshastighet har formen:

och exponenten beror på strålningsområdet :

Närmare beroende blir när man betraktar galaxens totala baryonmassa istället för ljusstyrka [2] . Denna typ av beroende kallas Tully-Fisher baryonrelation (beroende), enligt vilken den totala baryonmassan för en galax är proportionell mot rotationshastigheten till styrkan 3,5-4 [3] .

Detta beroende kan användas för att bestämma avståndet till spiralgalaxer, eftersom det gör att man kan uppskatta ljusstyrkan (och den absoluta magnituden ) för en galax baserat på data om bredden på linjerna i spektrumet. Avståndet kan sedan bestämmas genom att jämföra de absoluta och skenbara stjärnstorlekarna. Därför är förhållandet Tully-Fisher en del av avståndsskalan inom astronomi .

Inom ramen för paradigmet för mörk materia bestäms rotationshastigheten för galaxen (och följaktligen bredden på spektrallinjerna) till stor del av massan av den mörka materiens halo som galaxen är nedsänkt i, vilket leder till att Tully-Fisher-beroendet visar bland annat förhållandet mellan massorna av synlig och mörk materia. I Modified Newtonian Dynamics (MOND) är Tully-Fisher baryonrelationen, med en exponent exakt lika med 4, en direkt följd av lagen för gravitationskraften, som är giltig vid låga accelerationer [4] .

För linsformiga galaxer är förhållandet också tillfredsställt, men med lika stora massor (eller ljusstyrkor) roterar linsformade galaxer snabbare än spiralgalaxer [5] . En analog till detta beroende för elliptiska galaxer är Faber-Jackson-relationen .

Anteckningar

  1. ↑ Tully, RB, Fisher, JR, "En ny metod för att bestämma avstånd till galaxer". (pdf) Astronomy and Astrophysics , vol. 54, nr. 3 feb. 1977, sid. 661-673. (abs) .
  2. ↑ SS McGaugh, JM Schombert, GD Bothun, WJG de Blok (2000), "The Baryonic Tully-Fisher Relation", arXiv : astro-ph/0003001 .
  3. ↑ S. Torres-Flores, B. Epinat, P. Amram, H. Plana, C. Mendes de Oliveira (2011), "GHASP: an H α kinematic survey of spiral and irregular galaxies - IX. NIR, stjärn- och baryoniska Tully-Fisher-relationer", arXiv : 1106.0505 .
  4. ↑ S. McGaugh (2011), "The Baryonic Tully-Fisher Relation of Gas-Rich Galaxies as a Test of ΛCDM and MOND", ApJ, arXiv : 1107.2934 .
  5. ↑ Blanton, Michael; John Moustakas. Fysiska egenskaper och miljöer för närliggande galaxer  //  Årlig översyn av astronomi och astrofysik : journal. - 2009. - Vol. 47 , nr. 1 . - S. 159-210 . - doi : 10.1146/annurev-astro-082708-101734 . — . - arXiv : 0908.3017 .

Länkar