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[交流] 【交流】暗物质和星系的旋转曲线

暗物质和星系的旋转曲线

首先我们讨论一下星系的旋转曲线。根据北京大学物理学院天文学系徐仁新教授讲授《天体物理学》的pdf课件，
（地址：http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu/ ... tes/01_overview.pdf）
实际旋涡星系旋转曲线：在R 较小时旋转速度随R 增加而增加，但在R 较大时旋转速度倾向于常数。但是开普勒运动规律预言R 较大时，旋转速度会下降，而实际测量到星系的旋转曲线都比较平缓。这就是目前从星系的旋转曲线推断出有暗物质（或发光效率极低）存在的根据。图1(a)是银河系的旋转曲线，(b)许多其它星系的旋转曲线。

图1（见附件1）

图2(a)是NGC 1560星系中光度（星等/角秒2）随半径(kpc)变化图, (b)是NGC 1560星系的旋转曲线图。从这个图我们可以看到，如果NGC 1560星系中实际的气体含量的数值比图2(b)计算中所用的的数值大，则用恒星和气体之和计算出来的理论旋转曲线完全可以和实际星系旋转曲线相符合。这也是认为星系中存在暗物质的根据。认为星系中存在暗物质的前提实际上就是认为星系中实际的气体含量的数值不可能比计算中所用的的数值大。这样一个前提实际上是有问题的。因为目前星系中的气体含量主要是用质光关系来推算出来。所谓质光关系是假设质量和光度的比值有一个确定的值。实际上，由于星系中恒星际高温气体的发现，表明星系中恒星际空间确实存在有大量发光效率极低的气体。因此用质光关系来推算出来星系中气体含量确实要比实际气体的含量小。这些发光效率极低的恒星际高温气体完全可以就是原来所设想的暗物质！

图2（见附件2）

上面的讨论的主要根据是北京大学物理学院天文学系徐仁新教授讲授《天体物理学》的pdf课件。我向徐仁新教授请教过有关资料的出处。承蒙徐仁新教授指点，知道有关资料出自A&A 1992 256 19-32。文章的题目是The mass distribution of the dwarf spiral NGC 1560。在这篇文章的Abstract 中作者指出：This galaxy is gas rich, with an MHI/LB of 2.4。因此在计算星系由恒星和气体对应的的理论旋转曲线时，只考虑了恒星和中性氢气体（HI)，并没有考虑漩涡星系中存在的大量高温气体。根据2007年 11月30日《科学》杂志的报道，猎户座星云充满高温气体，温度超过百万度。并指出这意味着此现象在星系平面中很普遍。
那么文章作者为什么没有考虑NGC 1560星系中也可能存在大量的高温气体？这是因为这些高温气体（温度超过百万度）很难被观测到。原因正如陈学雷先生在他的博文“答郑怡嘉先生对宇宙大爆炸的“质疑”: 温热星系间介质”中所指出：这是因为，刚好在这个温度上，氢和氦都被完全电离，没有谱线，因此难以探测（说明：宇宙中大部分普通物质都是氢和氦两种元素）。
因此从NGC 1560星系的旋转曲线推断出来的存在的所谓暗物质晕（halo），完全可能是当时还没有发现的高温气体。

[ Last edited by twxz on 2009-10-1 at 07:26 ]

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1楼 2009-09-17 14:29:41

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