מתוך המאמר http://arxiv.org/pdf/1312.6769v1.pdf.
המאמר נראה לי בתחילה כמאמר פשוט, שיש בו מעט מאוד להסביר, אבל ברגע שהתחלתי לנסות ולכתוב את זה גיליתי עד כמה הנושא הזה דורש ידע מוקדם. אני מתנצל מראש אם הפוסט הזה יוצא ארוך; אני מקווה שלפחות מי שיקרא אותו יצא עם הבנה טובה יותר של הילות חמר אפל ועוד כמה נושאים.
על פי התיאוריה השלטת, כל גלקסיה שוכנת בתוך הילה של חומר אפל, שמתפרשת עד למרחק גדול מקצה הגלקסיה. אך הילות חומר אפל הן מבנים יותר מסובכים משהתיאור הפשטני הזה מעביר; לא פשוט לקבוע היכן בדיוק הקצה שלהן. ההגדרה הסטנדרטית מתבססת על תיאוריה שנקראה התיאוריה הויריאלית, וקובעת את קצה ההילה במרחק בו הצפיפות הממוצעת של ההילה היא כפולה מסויימת של הצפיפות הממוצעת ביקום. בהתאמה, הרדיוס הזה נקרא הרדיוס הויריאלי. ההנחה הרווחת היא שהרוב הגדול של החומר שמשוייך להילה נמצא בתוך הרדיוס הזה. אבל הרדיוס הויריאלי הוא לא הרדיוס היחידי שאפשר להתייחס אליו בהקשר של הילות. בין השאר, יש מרחק מההילה בו המשיכה הכבידתית שלה מתנגדת בדיוק להתפשטות היקום, וגלקסיות (והילות) שימצאו מעבר לרדיוס הזה כבר לא יפלו אל עבר ההילה. הרדיוס הזה מכונה משטח מהירות האפס, והוא גדול פי כמה מהרדיוס הויריאלי.
ספירה של כלל החומר שנמצא בגלקסיות והילות שאנחנו רואים סביבנו נותנת צפיפות חומר באיזור שלנו שקטנה פי שלושה מצפיפות החומר הממוצעת ביקום, דבר שדורש הסבר. הסבר אפשרי אחד שכזה הוא שיש הרבה מאוד מסה שאינה בתוך התחום שבו מוגדרות בד"כ ההילות, כלומר בתוך הרדיוס הויריאלי שלהן. אם כך הדבר, מרבית הסיכויים שהחומר החסר הזה ימצא בנפח שבין הרדיוס הויריאלי לרדיוס מהירות האפס. בזה עוסק המאמר, והוא מנסה לבדוק האם ההסבר שתיארתי מעל נכון ע"י שימוש במהירויות נפילה של גלקסיות אל עבר הצביר וירגו (הצביר הקרוב ביותר אלינו). היות ומדידת מהירות הנפילה היא דבר לא טריוויאלי (מכיוון שמה שאסטרונומים מסוגלים למדוד הוא למעשה המהירות של הגלקסיות בקו שבינינו לבינן, ואז ישנם כל מיני מודלים וחישובים שמאפשרים להוציא את המהירות שלהן בכיוון הצביר), החוקרים (שכוללים, בין השאר, את האסטרונום המפורסם ברנט טלי) מדדו באמצעות טלסקופ החלל האבל את המרחקים והמהירויות של תשע גלקסיות שנמצאות בינינו לבין וירגו, כך שאין יותר מדי מהירויות נוספות שצריך להתחשב בהן בחישוב מהירות הנפילה של הגלקסיות לצביר. תשע הגלקסיות האלה נמצאות כולן בתוך משטח מהירות האפס של וירגו, ושתיים מהן בתוך הרדיוס הויריאלי שלו. זה מאפשר לחשב את המסה שבתוך הכדור שמוגדר על ידי משטח מהירות האפס, והמסה שהתקבלה מהחישוב הזה קרובה מאוד למסה שנהוג לייחס לוירגו בתוך הרדיוס הויריאלי שלו, מה שמצביע על כך שככל הנראה *אין* כמות גדולה של מסה שסובבת את וירגו, וכנראה שיש לחפש הסבר אחר לצפיפות החומר הנמוכה באזורינו.
המאמר נראה לי בתחילה כמאמר פשוט, שיש בו מעט מאוד להסביר, אבל ברגע שהתחלתי לנסות ולכתוב את זה גיליתי עד כמה הנושא הזה דורש ידע מוקדם. אני מתנצל מראש אם הפוסט הזה יוצא ארוך; אני מקווה שלפחות מי שיקרא אותו יצא עם הבנה טובה יותר של הילות חמר אפל ועוד כמה נושאים.
על פי התיאוריה השלטת, כל גלקסיה שוכנת בתוך הילה של חומר אפל, שמתפרשת עד למרחק גדול מקצה הגלקסיה. אך הילות חומר אפל הן מבנים יותר מסובכים משהתיאור הפשטני הזה מעביר; לא פשוט לקבוע היכן בדיוק הקצה שלהן. ההגדרה הסטנדרטית מתבססת על תיאוריה שנקראה התיאוריה הויריאלית, וקובעת את קצה ההילה במרחק בו הצפיפות הממוצעת של ההילה היא כפולה מסויימת של הצפיפות הממוצעת ביקום. בהתאמה, הרדיוס הזה נקרא הרדיוס הויריאלי. ההנחה הרווחת היא שהרוב הגדול של החומר שמשוייך להילה נמצא בתוך הרדיוס הזה. אבל הרדיוס הויריאלי הוא לא הרדיוס היחידי שאפשר להתייחס אליו בהקשר של הילות. בין השאר, יש מרחק מההילה בו המשיכה הכבידתית שלה מתנגדת בדיוק להתפשטות היקום, וגלקסיות (והילות) שימצאו מעבר לרדיוס הזה כבר לא יפלו אל עבר ההילה. הרדיוס הזה מכונה משטח מהירות האפס, והוא גדול פי כמה מהרדיוס הויריאלי.
ספירה של כלל החומר שנמצא בגלקסיות והילות שאנחנו רואים סביבנו נותנת צפיפות חומר באיזור שלנו שקטנה פי שלושה מצפיפות החומר הממוצעת ביקום, דבר שדורש הסבר. הסבר אפשרי אחד שכזה הוא שיש הרבה מאוד מסה שאינה בתוך התחום שבו מוגדרות בד"כ ההילות, כלומר בתוך הרדיוס הויריאלי שלהן. אם כך הדבר, מרבית הסיכויים שהחומר החסר הזה ימצא בנפח שבין הרדיוס הויריאלי לרדיוס מהירות האפס. בזה עוסק המאמר, והוא מנסה לבדוק האם ההסבר שתיארתי מעל נכון ע"י שימוש במהירויות נפילה של גלקסיות אל עבר הצביר וירגו (הצביר הקרוב ביותר אלינו). היות ומדידת מהירות הנפילה היא דבר לא טריוויאלי (מכיוון שמה שאסטרונומים מסוגלים למדוד הוא למעשה המהירות של הגלקסיות בקו שבינינו לבינן, ואז ישנם כל מיני מודלים וחישובים שמאפשרים להוציא את המהירות שלהן בכיוון הצביר), החוקרים (שכוללים, בין השאר, את האסטרונום המפורסם ברנט טלי) מדדו באמצעות טלסקופ החלל האבל את המרחקים והמהירויות של תשע גלקסיות שנמצאות בינינו לבין וירגו, כך שאין יותר מדי מהירויות נוספות שצריך להתחשב בהן בחישוב מהירות הנפילה של הגלקסיות לצביר. תשע הגלקסיות האלה נמצאות כולן בתוך משטח מהירות האפס של וירגו, ושתיים מהן בתוך הרדיוס הויריאלי שלו. זה מאפשר לחשב את המסה שבתוך הכדור שמוגדר על ידי משטח מהירות האפס, והמסה שהתקבלה מהחישוב הזה קרובה מאוד למסה שנהוג לייחס לוירגו בתוך הרדיוס הויריאלי שלו, מה שמצביע על כך שככל הנראה *אין* כמות גדולה של מסה שסובבת את וירגו, וכנראה שיש לחפש הסבר אחר לצפיפות החומר הנמוכה באזורינו.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה