Занятие №28:
Галактическая астрофизика
Структура галактик
Диск
Ядро
Балдж
Гало
Темная материя (везде)
Шаровое скопление
Облако нейтрального водорода
Динамика галактик
Наблюдаемая динамика
Теоретическая динамика
Кривые вращения
Теоретическая кривая вращения галактик
v(r)=rGM(r)
v(r) = \sqrt{\dfrac{GM(r)}{r}}
Наблюдаемая кривая вращения галактик
v∼const
v \sim const
Определение
Опр.:
Темная материя – не взаимодействующая с электромагнитным излучением массивная составляющая большинства наблюдаемых галактик
Темная материя
WIMP (weakly interacting massive particles)
ВИМПы - гипотетические частицы, из которых состоит темная материя
Задача
В рамках одной из самых популярных моделей темной материи вычислено, что энергия одного WIMPa равна 100 ГэВ. Определите концентрацию WIMPов в галактике, масса которой составляет 2·1012 · M⊙, а размер 160 000 световых лет. Принять, что количество темной материи в галактике составляет 80%.
Задача
Дано:
Найти:
nW−?
n_{W}-?
Mгал=2⋅1012⋅M⊙;
M_{гал}=2\cdot10^{12} \cdot M_{\odot};
M⊙=1.9⋅1030кг;
M_{\odot}=1.9\cdot10^{30} \, \text{кг};
Гига=109;
Гига=10^{9};
Rгал=160000св.лет;
R_{гал}=160 000 \, св. \,лет;
1св.год=9.46⋅1015м;
1 \, св. \,год = 9.46\cdot 10^{15} \, м;
EW=100ГэВ;
E_W = 100 \, ГэВ;
1эВгод=1.6⋅10−19Дж;
1 \, эВ \,год = 1.6\cdot 10^{-19} \, Дж;
т.м.=80%
т. \, м.=80\%
Решение
nW
n_W
=
=
mWρт.м.
\dfrac{\rho_{т.м.}}{m_W}
ρт.м.
\rho_{т.м.}
=
=
0.8⋅ρгал
0.8\cdot\rho_{гал}
ρгал
\rho_{гал}
=
=
VгалMгал
\dfrac{M_{гал}}{V_{гал}}
Vгал
V_{гал}
=
=
34πRгал3
\dfrac{4}{3}\pi R_{гал}^3
EW
E_W
=
=
mW⋅c2
m_W \cdot c^2
nW
n_W
=
=
4π⋅Rгал3⋅mW0.8⋅3⋅Mгал
\dfrac{0.8\cdot 3 \cdot M_{гал}}{4\pi \cdot R^3_{гал}\cdot m_W}
mW
m_W
=
=
c2EW
\dfrac{E_W}{c^2}
nW
n_W
=
=
4π⋅Rгал3⋅EW0.8⋅3⋅Mгал⋅c2
\dfrac{0.8\cdot 3 \cdot M_{гал}\cdot c^2}{4\pi \cdot R^3_{гал}\cdot E_W}
Решение
nW
n_W
=
=
4π⋅(1.6⋅105⋅1.46⋅105)3⋅100⋅109⋅1.6⋅10−190.8⋅3⋅2⋅1012⋅1.9⋅1030⋅(3⋅108)2
\dfrac{0.8\cdot 3 \cdot 2\cdot 10^{12}\cdot 1.9\cdot 10^{30}\cdot (3\cdot10^8)^2}{4\pi \cdot (1.6\cdot10^{5}\cdot1.46\cdot10^{5})^3\cdot 100\cdot10^9\cdot1.6\cdot10^{-19}}
≈
\approx
nW
n_W
200
200
Задача
Определить концентрацию частиц барионной (газовой) материи!
Спасибо за понимание!
Занятие №28: Галактическая астрофизика
Занятие 28. Галактическая астрофизика
By Alexey Baigashov
Занятие 28. Галактическая астрофизика
- 214
