Hvilken adfærd udviser galaktiske rotationskurver for at antyde eksistensen af ​​mørkt stof i en udvidet glorie?

1. Flade rotationskurver:

* Forventet adfærd: I henhold til Newtonian tyngdekraft bør orbitalhastigheden af ​​stjerner og gas i en galakse falde med stigende afstand fra det galaktiske centrum. Dette skyldes, at gravitationskraften falder med afstand, og dermed bør orbitalhastigheden falde af som den omvendte kvadratrot af afstanden.

* observeret adfærd: Imidlertid viser observationer, at galaktiske rotationskurver forbliver overraskende flade, selv i store afstande fra det galaktiske centrum. Dette betyder, at stjerner og gas kredser meget hurtigere end forventet baseret på det synlige stof alene.

2. Uoverensstemmelse mellem lysstyrke og masse:

* Forventet adfærd: Hvis vi kun overvejer det synlige stof i en galakse (stjerner, gas og støv), skal massefordelingen tæt matche lysstyrkefordelingen. Dette skyldes, at de lysere regioner i en galakse også bør være den mest massive.

* observeret adfærd: Imidlertid indikerer de observerede flade rotationskurver, at galakser skal indeholde langt mere masse, end det kan redegøres for af det synlige stof alene. Denne uoverensstemmelse mellem lysstyrke og masse antyder eksistensen af ​​en stor mængde usynlig stof - mørkt stof.

3. Udvidet halo:

* Forventet adfærd: Hvis mørkt stof blev koncentreret i den centrale region i en galakse, ville vi forvente, at rotationskurven begyndte at falde på et tidspunkt.

* observeret adfærd: Det faktum, at rotationskurverne forbliver flade til store afstande, antyder, at den mørke stof er fordelt i en meget større, udvidet glorie omkring den synlige galakse. Denne halo menes at være meget større end selve den synlige galakse.

Kortfattet: De flade rotationskurver for galakser sammen med uoverensstemmelsen mellem deres lysstyrke og masse antyder kraftigt tilstedeværelsen af ​​en betydelig mængde mørkt stof i en stor, udvidet glorie omkring den synlige galakse. Dette mørke stof giver det ekstra tyngdepunkt, der er nødvendigt for at forklare de observerede høje hastigheder af stjerner og gas i de ydre regioner af galakser.