Kako se određuju krivulje rotacije spiralnih galaksija izvan radijusa na kojima se može otkriti zvjezdana svjetlost?
Evo kako to funkcionira:
* 21-cm linija retka: Neutralni atomi vodika emitiraju radio valove na specifičnoj frekvenciji od 21 cm. Ova je emisija mnogo slabija od Starlight, ali učinkovito prodire u oblake prašine i može se otkriti čak i daleko od galaktičkog središta.
* Doppler Shift: Brzina vodikovog plina duž vidne linije uzrokuje pomak doplera u frekvenciji emisije od 21 cm. Plin koji se kreće prema nama ima nešto veću frekvenciju, a odlazak plina ima nešto nižu frekvenciju. Mjerom ovog pomaka astronomi mogu odrediti radijalnu brzinu plina na različitim udaljenostima od galaktičkog središta.
* Mapiranje plina: Radio teleskopi, često veliki nizovi poput vrlo velikog polja (VLA) ili Westerbork Synthesis radio teleskop (WSRT), koriste se za mapiranje intenziteta i radijalne brzine emisije HI 21-CM u galaksiji. To daje detaljnu sliku distribucije i kinematike vodikovog plina.
* Konstrukcija krivulje rotacije: Pretpostavljajući kružnu orbitu (razumna aproksimacija za veći dio plina), radijalna brzina plina na određenoj udaljenosti od središta izravno je povezana s brzinom rotacije galaksije na toj udaljenosti. Kombinirajući podatke o brzini na više radijusa, astronomi mogu konstruirati krivulju rotacije, proširujući je daleko izvan regije vidljive u Starlight.
Pored HI 21 cm, druge tehnike mogu pridonijeti, iako manje široko izvan optičkog polumjera:
* Molekularni plin (CO): Molekule ugljičnog monoksida (CO) također su dobri tragovi plina, posebno u gušćim područjima spiralnih galaksija. Promatranja CO emisijskih linija mogu se koristiti i za zaključivanje brzine rotacije, iako obično na manjim radijusima od HI.
* Hα emisija: Iako je prvenstveno povezana s regijama formiranja zvijezda, emisija Hα ponekad se može otkriti na većim radijusima, pružajući informacije o brzini u određenim slučajevima.
* Gravitacijsko leće: U nekim se slučajevima gravitacijski efekti leća mase galaksije na pozadinske predmete mogu koristiti za zaključivanje raspodjele mase, a samim tim i krivulju rotacije. Ova je tehnika, međutim, manje izravna i oslanja se na sofisticirano modeliranje.
Važno je zapamtiti da se proširenje krivulje rotacije izvan optičkog polumjera oslanja na pretpostavku da je promatrani plin dobar tragač cjelokupne distribucije mase. Odstupanje između promatranih krivulja rotacije i krivulja rotacije predviđenih samo iz vidljive materije dovelo je do postulacije tamne tvari.