Отношение Талли – Фишера
В астрономии соотношение Талли-Фишера ( TFR ) представляет собой широко проверенную эмпирическую зависимость между массой или собственной светимостью и спиральной галактики ее асимптотической скоростью вращения или шириной эмиссионной линии . Поскольку наблюдаемая яркость галактики зависит от расстояния, это соотношение можно использовать для оценки расстояний до галактик на основе измерений скорости их вращения. [ 1 ]
История
[ редактировать ]Связь между скоростью вращения, измеренной спектроскопически, и расстоянием была впервые использована в 1922 году Эрнстом Эпиком для оценки расстояния до Галактики Андромеды . [ 1 ] [ 2 ] В 1970-х годах Балковски К. и др. измерил 13 галактик, но сосредоточился на использовании данных для различения форм галактик, а не на определении расстояний. [ 1 ] [ 3 ] Связь была впервые опубликована в 1977 году астрономами Р. Брентом Талли и Дж. Ричардом Фишером . [ 4 ] галактики Светимость рассчитывается путем умножения видимой яркости на , где — это расстояние от Земли , а ширина спектральной линии измеряется с помощью длиннощелевой спектроскопии .
Серия совместных каталогов значений пекулярных скоростей галактик под названием CosmicFlow использует анализ Талли-Фишера; каталог Cosmicflow-4 достиг 10 000 галактик. [ 5 ] Многие значения постоянной Хаббла были получены на основе анализа Талли-Фишера, начиная с первой статьи и продолжаясь до 2023 года. [ 1 ]
Подтипы
[ редактировать ]Существует несколько различных форм СКР, в зависимости от того, к каким точным мерам массы, светимости или скорости вращения он относится. Талли и Фишер использовали оптическую светимость, но последующая работа показала, что связь становится более тесной, когда она определяется с использованием микроволнового и инфракрасного ( K-диапазон ) излучения (хороший показатель звездной массы ), и еще более тесной, когда светимость заменяется полной звездной массой галактики. [ 6 ] Отношение в терминах звездной массы получило название «отношение звездной массы Талли Фишера» (STFR), и его разброс показывает только корреляции с кинематической морфологией галактики, так что больше систем, поддерживаемых дисперсией, рассеиваются ниже этого соотношения. Наиболее тесная корреляция восстанавливается при рассмотрении полной массы бариона (суммы его масс в звездах и газе). [ 7 ] Эта последняя форма соотношения известна как барионное соотношение Талли-Фишера ( BTFR ) и утверждает, что барионная масса пропорциональна скорости в степени примерно 3,5–4. [ 8 ]
TFR можно использовать для оценки расстояния до спиральных галактик, позволяя определить светимость галактики на основе непосредственно измеримой ширины ее линии. Затем расстояние можно найти путем сравнения светимости с видимой яркостью. Таким образом, СКР представляет собой ступеньку лестницы космических расстояний , где он калибруется с использованием более прямых методов измерения расстояний и, в свою очередь, используется для калибровки методов, распространяющихся на большие расстояния.
В парадигме темной материи скорость вращения галактики (и, следовательно, ширина линии) в первую очередь определяется массой гало темной материи , в котором она живет, что делает СКР проявлением связи между массой видимой и темной материи. В модифицированной ньютоновской динамике (MOND) BTFR (с индексом степенного закона ровно 4) является прямым следствием закона гравитационных сил, эффективного при низком ускорении . [ 9 ]
Аналоги СКР для галактик, не поддерживаемых вращением, таких как эллиптические галактики , известны как соотношение Фабера-Джексона и фундаментальная плоскость .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Саид, Халед (24 октября 2023 г.). «Отношение Талли-Фишера». В Ди Валентино, Э; Браут, Д. (ред.). Постоянное напряжение Хаббла . arXiv : 2310.16053 .
- ^ Опик, Эрнст. «Оценка расстояния до туманности Андромеды». Астрофизический журнал, 55, 406-410 (1922) 55 (1922).
- ^ Балковски, К. и др. «Исследование нейтрального водорода спиральных и неправильных карликовых галактик». Астрономия и астрофизика, Том. 34, с. 43–52 34 (1974): 43–52.
- ^ Талли, РБ; Фишер, младший (1977). «Новый метод определения расстояний до галактик». Астрономия и астрофизика . 54 (3): 661–673. Бибкод : 1977A&A....54..661T .
- ^ Куркчи, Эхсан; Талли, Р. Брент; Эфтехарзаде, Сара; Ллоп, Иордания; Куртуа, Элен М.; Гине, Даниэль; Дюпюи, Александра; Нил, Джеймс Д.; Зайберт, Марк; Эндрюс, Майкл; Чуанг, Хуана; Данеш, Араш; Гонсалес, Рэнди; Холтхаус, Александрия; Мокельке, Эмбер (23 октября 2020 г.). «Космические потоки-4: Каталог ~ 10 000 расстояний Талли – Фишера» . Астрофизический журнал . 902 (2): 145. arXiv : 2009.00733 . Бибкод : 2020ApJ...902..145K . дои : 10.3847/1538-4357/abb66b . ISSN 1538-4357 .
- ^ Ристя, Андрей (2023). «Соотношение Талли-Фишера из SDSS-MaNGA: физические причины разброса и изменений на разных радиусах» . МНРАС . 527 (3): 7438–7458. arXiv : 2311.13251 . дои : 10.1093/mnras/stad3638 .
- ^ Макгоф, СС; Шомберт, Дж. М.; Ботун, Грузия; де Блок, WJ G (2000). «Барионное соотношение Талли-Фишера». Письма астрофизического журнала . 533 (2): L99–L102. arXiv : astro-ph/0003001 . Бибкод : 2000ApJ...533L..99M . дои : 10.1086/312628 . ПМИД 10770699 . S2CID 103865 .
- ^ С. Торрес-Флорес, Б. Эпинат, П. Амрам, Х. Плана, К. Мендес де Оливейра (2011), «GHASP: кинематический обзор спиральных и неправильных галактик Hα - IX. NIR, звездные и барионные Отношения Талли-Фишера", arXiv : 1106.0505
- ^ Макгоф, С. (2012). «Барионная связь Талли-Фишера в богатых газом галактиках как тест ΛCDM и MOND». Астрофизический журнал . 143 (2): 40. arXiv : 1107.2934 . Бибкод : 2012AJ....143...40M . дои : 10.1088/0004-6256/143/2/40 . S2CID 38472632 .
