Введение

Тенденция в астрономии

В астрономии соотношение Тулли — Фишера (TFR) — это широко подтвержденная эмпирическая зависимость между массой или внутренней светимостью спиральной галактики и ее асимптотической скоростью вращения или шириной эмиссионных линий. Поскольку светимость зависит от расстояния, это соотношение можно использовать для оценки расстояний до галактик на основе измерений их скорости вращения.

История

Связь между скоростью вращения, измеренной спектроскопически, и расстоянием впервые была использована в 1922 году Эрнстом Опиком для оценки расстояния до галактики Андромеды. В 1970-х годах Balkowski, C., et al. измерили 13 галактик, но сосредоточились на использовании данных для различения форм галактик, а не на определении расстояний. Впервые эта зависимость была опубликована в 1977 году астрономами Р. Брентом Талли и Дж. Ричардом Фишером. Светимость рассчитывается путем умножения видимой яркости галактики на , где – её расстояние от Земли, а ширина спектральной линии измеряется с помощью длиннощелевой спектроскопии. Серия совместных каталогов значений пекулярной скорости галактик под названием CosmicFlow использует анализ Талли-Фишера; каталог Cosmicflow 4 охватывает 10000 галактик. Многие значения постоянной Хаббла были получены на основе анализа Талли-Фишера, начиная с первой публикации и продолжаясь до 2023 года. Зависимость, выраженная через звездную массу, называется «зависимостью Талли-Фишера для звездной массы» (STFR), и её разброс демонстрирует корреляции только с кинематической морфологией галактики, так что системы, поддерживаемые большим дисперсионным давлением, рассеиваются ниже зависимости. Наиболее тесная корреляция достигается при рассмотрении общей барионной массы (суммы массы в звездах и газе). Эта последняя форма зависимости известна как барионная зависимость Талли-Фишера (BTFR) и утверждает, что барионная масса пропорциональна скорости в степени, приблизительно равной 3,5–4. Зависимость Талли-Фишера (TFR) может быть использована для оценки расстояния до спиральных галактик, позволяя определить светимость галактики на основе её непосредственно измеримой ширины линии. Расстояние затем можно найти, сравнив светимость с видимой яркостью. Таким образом, TFR представляет собой ступень космической лестницы расстояний, которая калибруется с использованием более прямых методов измерения расстояний и, в свою очередь, используется для калибровки методов, охватывающих большие расстояния. В парадигме тёмной материи скорость вращения галактики (и, следовательно, ширина линии) в первую очередь определяется массой гало тёмной материи, в котором она находится, что делает TFR проявлением связи между видимой и тёмной материей. В модифицированной ньютоновской динамике (MOND) BTFR (с показателем степени закона мощности, равным ровно 4) является прямым следствием закона гравитационной силы, эффективного при низких ускорениях. Аналоги TFR для галактик, не поддерживаемых вращением, таких как эллиптические, известны как соотношение Фабера-Джексона и фундаментальная плоскость.