Las estrellas que están en la parte exterior de las galaxias giran alrededor del corazón de las galaxias con la misma rapidez que las estrellas que están en la parte interior de las galaxias. Esto no debería suceder, pero esto está sucediendo. ¿Porqué es eso?
Usted dice “esto no debería suceder”, pero ¿por qué no? Realmente no ofrece una razón, así que solo puedo especular que es una de dos cosas:
- Quizás pienses que todos deberían orbitar en la misma cantidad de tiempo , o
- Quizás piense que la velocidad orbital debería depender de la distancia desde el centro, de la forma en que lo hace para un planeta en nuestro Sistema Solar (es una dependencia de [math] 1 / \ sqrt {r} [/ math], por lo que un planeta que es 4 veces más lejos del Sol, solo orbita a la mitad de la velocidad.
Si estuvieras pensando en lo primero, entonces mi respuesta sería que una galaxia no es un solo objeto rígido, por lo que no hay razón para que todas las partes de ella giren en la misma cantidad de tiempo.
Si estuvieras pensando en la segunda cosa, entonces mi respuesta sería que eso solo es cierto si toda la masa relevante está en un gran grupo en el medio (por ejemplo, el Sol). Si, en cambio, la masa está más ampliamente distribuida, la velocidad orbital depende de la distancia desde el centro de una manera que depende de esa distribución, que fue uno de nuestros primeros indicios de la existencia de la Materia Oscura (hablo de este ejemplo específico en parte de la respuesta de Erik Anson a ¿Qué es la materia oscura?
Si no estaba pensando en ninguna de estas dos cosas, entonces no tengo idea de lo que estaba pensando, por lo que tendrá que aclarar para obtener una respuesta más específica.
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Después de algunos comentarios de ida y vuelta en los comentarios, escribí lo siguiente, y se sugirió que lo agregue aquí también (editado un poco).
No hay nada en la física que diga que las estrellas “externas” no pueden orbitar a la misma velocidad que las estrellas “internas” (más o menos, quiero decir … en realidad no es lo mismo). Solo requiere que la masa de la galaxia se distribuya de cierta manera, y que la distribución no coincida con la distribución de estrellas que pudimos ver. Esto fue un poco un enigma, y había dos enfoques diferentes que tomar:
1. Tal vez haya materia que no podamos ver, o
2. Tal vez nuestra teoría de la gravedad no es del todo correcta.
Cualquiera de las dos era posible y, de hecho, ambas han sucedido antes .
Para el # 1: La órbita de Urano no se veía muy bien. O bien la gravedad newtoniana estaba equivocada, o tenía que haber algún otro objeto alrededor del cual no supiéramos. Suponiendo por el momento que nuestras teorías eran correctas, los astrónomos calcularon dónde tendría que estar esta masa “extra” … y así fue como descubrimos a Neptuno .
Para el # 2: La órbita de Mercurio no se veía muy bien. Sin embargo, esta vez, no correspondió a la influencia de algún objeto previamente desconocido. En cambio, era que la gravedad newtoniana no estaba del todo bien. La Relatividad General da la respuesta correcta, sin la necesidad de más materia.
Durante mucho tiempo, se desconoce si las diversas cosas que ahora se atribuyen a la “materia oscura” se encuentran en la categoría # 1 o en la categoría # 2. Sin embargo, aunque aún no hemos tenido detección directa de partículas de materia oscura, ahora hay una montaña de evidencia que apunta hacia su existencia; en otras palabras, en este caso , es # 1, no # 2.
La sugerencia de que la velocidad orbital de las estrellas externas fue un shock, y por lo tanto había roto algo, me recuerda una cita:
“La frase más emocionante de escuchar en la ciencia, la que anuncia nuevos descubrimientos, no es ‘¡Eureka!’ pero ‘eso es gracioso …’ ”
– Isaac Asimov
En resumen, muchos descubrimientos en la ciencia comienzan con algún tipo de observación sorprendente; no porque lo que se observaba era necesariamente imposible , sino simplemente porque era inesperado , como con las velocidades orbitales de las estrellas.
