Талли-Фишер қатынасы: Галактикалар аралық қашықтықты өлшеу әдісі
Tully–Fisher relation
Талли-Фишер қатынасы – спиральдық галактикалардың массасы мен айналу жылдамдығы арасындағы эмпирикалық байланыс. Галактикаларға қашықтықты өлшеуге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Астрономиядағы үрдіс
Trend in astronomy
Астрономияда Талли-Фишер қатынасы (TFR) – спиральды галактиканың массасы немесе ішкі жарықтығы мен оның асимптотикалық айналу жылдамдығы немесе эмиссиялық сызық ені арасындағы кеңінен расталған эмпирикалық байланыс. Жарықтық қашықтыққа байланысты болғандықтан, бұл қатынасты галактикалардың айналу жылдамдығын өлшеу арқылы оларға дейінгі қашықтықты анықтау үшін пайдалануға болады.
In astronomy, the Tully–Fisher relation (TFR) is a widely verified empirical relationship between the mass or intrinsic luminosity of a spiral galaxy and its asymptotic rotation velocity or emission line width. Since luminosity is distance dependent, the relationship can be used to estimate distances to galaxies from measurements of their rotational velocity.
Тарих
Спектроскопиялық өлшенген айналу жылдамдығы мен қашықтық арасындағы байланысты алғаш рет 1922 жылы Эрнст Опик Андромеда галактикасына дейінгі қашықтықты бағалау үшін қолданды. 1970 жылдары Балковски, C., және басқалар 13 галактиканы өлшеді, бірақ деректерді галактикалардың пішіндерін ажырату үшін пайдалануға, қашықтықты анықтауға емес, көбірек назар аударды. Бұл қатынасты алғаш рет 1977 жылы астрономдар Р. Брент Тулли мен Дж. Ричард Фишер жариялады. Жарқырауы галактиканың көрінетін жарықтығын, яғни Жерден қашықтығын көбейту арқылы есептеледі, ал спектрлік сызықтың ені ұзын саңылаулы спектроскопия арқылы өлшенеді. "Космикалық ағын" деп аталатын галактикалардың ерекше жылдамдықтарының бірлескен каталогтарының сериясы Тулли-Фишер талдауын қолданады; "Космикалық ағын 4" каталогы 10000 галактикаға жетті. Тулли-Фишер талдауынан Хаббл тұрақтысының көптеген мәндері алынған, ол алғашқы мақаладан бастап 2023 жылға дейін жалғасады. Жұлдыздық массаға қатысты қатынас "жұлдыздық масса Тулли-Фишер қатынасы" (STFR) деп аталады, ал оның шашырауы тек галактиканың кинематикалық морфологиясымен байланысты, сондықтан дисперсиялық қолдау көрсететін жүйелер қатынастың төменгі жағына шашырайды. Ең тығыз байланыс галактиканың барриондық массасын (жұлдыздар мен газдың массасының қосындысын) қарастырғанда қалпына келтіріледі. Бұл қатынастың соңғы түрі "бариондық Тулли-Фишер қатынасы" (BTFR) деп аталады және бариондық масса шамамен 3,5–4 дәрежесіне жылдамдыққа пропорционалды екенін көрсетеді. TFR спиральді галактикаларға дейінгі қашықтықты бағалау үшін пайдаланылуы мүмкін, өйткені ол галактиканың жарқырауын оның тікелей өлшенетін сызық енінен шығаруға мүмкіндік береді. Содан кейін қашықтықты жарқырауды көрінетін жарықтығымен салыстыру арқылы табуға болады. Осылайша TFR ғарыштық қашықтық сатысының бір сатысын құрайды, ол тікелей қашықтықты өлшеу әдістерін пайдаланып калибрленеді және өз кезегінде үлкен қашықтықтарға қолданылатын әдістерді калибрлеу үшін қолданылады. Қара материя тұжырымында галактиканың айналу жылдамдығы (осылайша сызық ені) негізінен ол өмір сүретін қара материя галосының массасымен анықталады, бұл TFR-ді көрінетін және қара материя массасы арасындағы байланыстың көрінісі етеді. Модификацияланған Ньютон динамикасында (MOND) BTFR (дәл 4 қуат индексімен) - төмен үдеуде тиімді гравитациялық күш заңының тікелей салдары. Айналу қолдауы жоқ, мысалы, эллиптикалық галактикалар үшін TFR-дің аналогтары Фабер-Джексон қатынасы және негізгі жазықтық деп аталады.
The connection between rotational velocity measured spectroscopically and distance was first used in 1922 by Ernst Öpik to estimate the distance to the Andromeda Galaxy In the 1970's Balkowski, C., et al. measured 13 galaxies but focused on using the data to distinguish galaxy shapes rather than extract distances. The relationship was first published in 1977 by astronomers R. Brent Tully and J. Richard Fisher. The luminosity is calculated by multiplying the galaxy's apparent brightness by , where is its distance from Earth, and the spectral line width is measured using long slit spectroscopy. A series of collaborative catalogs of galaxy peculiar velocity values called CosmicFlow uses Tully Fisher analysis; the Cosmicflow 4 catalog has reached 10000 galaxies. Many values of the Hubble constant have been derived from Tully Fisher analysis, starting with the first paper and continuing through 2023. The relation in terms of stellar mass is dubbed the "stellar mass Tully Fisher relation" (STFR), and its scatter only shows correlations with the galaxy's kinematic morphology, such that more dispersion supported systems scatter below the relation. The tightest correlation is recovered when considering the total baryonic mass (the sum of its mass in stars and gas). This latter form of the relation is known as the baryonic Tully–Fisher relation (BTFR), and states that baryonic mass is proportional to velocity to the power of roughly 3.5–4. The TFR can be used to estimate the distance to spiral galaxies by allowing the luminosity of a galaxy to be derived from its directly measurable line width. The distance can then be found by comparing the luminosity to the apparent brightness. Thus the TFR constitutes a rung of the cosmic distance ladder, where it is calibrated using more direct distance measurement techniques and used in turn to calibrate methods extending to larger distance. In the dark matter paradigm, a galaxy's rotation velocity (and hence line width) is primarily determined by the mass of the dark matter halo in which it lives, making the TFR a manifestation of the connection between visible and dark matter mass. In Modified Newtonian dynamics (MOND), the BTFR (with power law index exactly 4) is a direct consequence of the gravitational force law effective at low acceleration. The analogues of the TFR for non rotationally supported galaxies, such as ellipticals, are known as the Faber–Jackson relation and the fundamental plane.