Дисперсия скоростей

Дисперсия скоростей (σ) — это статистический разброс величин скорости около среднего значения для группы объектов, такой как рассеянное звёздное скопление, шаровое звёздное скопление, галактика, скопление или сверхскопление галактик. При измерении лучевых скоростей объектов в группе можно оценить дисперсию скоростей и на основе неё получить массу данной группы объектов, применив теорему вириала^[1]. Лучевые скорости можно определить по допплеровскому смещению спектральных линий. Центральная дисперсия скоростей относится к величине дисперсии в центральной области протяжённого объекта, такого как скопление или галактика.

Соотношение между дисперсией скоростей и веществом (или электромагнитным излучением, испускаемым данным веществом) может быть выражено в разной форме в зависимости от типа наблюдаемых объектов. Например, для вещества, вращающегося вокруг чёрной дыры, справедливо отношение M–сигма, для эллиптических галактик — соотношение Фабер-Джексона, для спиральных галактик — зависимость Талли-Фишера. Например, дисперсия скоростей объектов, вращающихся вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути, равна 75 км/с^[2]. Для центральной области Туманности Андромеды, содержащей чёрную дыру, превосходящую в 10 раз по массе чёрную дыру в центре Млечного Пути, дисперсия скоростей составляет приблизительно 160 км/с^[2].

Группы и скопления галактик обладают более широким диапазоном дисперсий скоростей по сравнению с меньшими системами объектов. Дисперсия скоростей в Местной группе составляет σ = 61±8 км/с.^[3] Более крупное скопление Волос Вероники обладает дисперсией σ ≈ 1000 км/с.^[4] Карликовые эллиптические галактики в этом скоплении имеют внутренние дисперсии скоростей звёзд, обычно не превосходящие 80 км/с.^[5] Обычные эллиптические галактики в среднем имеют дисперсию скоростей σ ≈ 200 км/с.^[6]

Для спиральных галактик увеличение дисперсии скоростей звёзд первого типа населения является постепенным процессом, происходящим, вероятно, вследствие случайных обменов импульсом, известных как динамическое трение, между отдельными звёздами и крупными областями межзвёздного газа и пыли с массой более ${\displaystyle 10^{5}M_{\odot }}$.^[7] Наблюдаемые плашмя галактики имеют дисперсии скоростей около 90 км/с, видимые с ребра — несколько больше.^[8]

Примечания

1. Collins Dictionary of Astronomy, 2nd Ed.; Harper Collins Publishers; 2000; pp.444,449
2. Gebhardt, Karl; Bender, Ralf; Bower, Gary; Dressler, Alan; Faber, S. M.; Filippenko, Alexei V.; Green, Richard; Grillmair, Carl; Ho, Luis C.; Kormendy, John; Lauer, Tod R.; Magorrian, John; Pinkney, Jason; Richstone, Douglas; Tremaine, Scott. A Relationship between Nuclear Black Hole Mass and Galaxy Velocity Dispersion (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — Chicago, Illinois, USA: The University of Chicago Press, 2000. — June (vol. 539, no. 1). — P. L13—L16. — doi:10.1086/312840. — Bibcode: 2000ApJ...539L..13G. — arXiv:astro-ph/0006289.
3. van den Bergh, Sidney^[англ.]. The local group of galaxies (англ.) // The Astronomy and Astrophysics Review^[англ.] : journal. — Springer, 1999. — Vol. 9, no. 3—4. — P. 273—318 (1999). — doi:10.1007/s001590050019. — Bibcode: 1999A&ARv...9..273V. Архивировано 9 августа 2018 года.
4. Struble, Mitchell F.; Rood, Herbert J. A Compilation of Redshifts and Velocity Dispersions for ACO Clusters (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — Chicago, Illinois, USA: The University of Chicago Press, 1999. — November (vol. 125, no. 1). — P. 35—71. — doi:10.1086/313274. — Bibcode: 1999ApJS..125...35S.
5. Kourkchi, E.; Khosroshahi, H. G.; Carter, D.; Karick, A. M.; Mármol-Queraltó, E.; Chiboucas, K.; Tully, R. B.; Mobasher, B.; Guzmán, R.; Matković, A.; Gruel, N. Dwarf galaxies in the Coma cluster – I. Velocity dispersion measurements (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Wiley Online Library, 2012. — March (vol. 420, no. 4). — P. 2819—2834. — doi:10.1111/j.1365-2966.2011.19899.x. — Bibcode: 2012MNRAS.420.2819K. — arXiv:1110.2649.
6. Forbes, Duncan A.; Ponman, Trevor J. On the relationship between age and dynamics in elliptical galaxies (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1999. — November (vol. 309, no. 3). — P. 623—628. — doi:10.1046/j.1365-8711.1999.02868.x. — Bibcode: 1999MNRAS.309..623F. — arXiv:astro-ph/9906368. Архивировано 31 августа 2021 года.
7. Spitzer, Lyman Jr.^[англ.]; Schwarzschild, Martin^[англ.]. The Possible Influence of Interstellar Clouds on Stellar Velocities. II (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1953. — July (vol. 118). — P. 106. — doi:10.1086/145730. — Bibcode: 1953ApJ...118..106S. Архивировано 31 августа 2021 года.
8. Bershady, Matthew A.; Martinsson, Thomas P. K.; Verheijen, Marc A. W.; Westfall, Kyle B.; Andersen, David R.; Swaters, Rob A. Galaxy Disks are Submaximal (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2011. — October (vol. 739, no. 2). — P. L47. — doi:10.1088/2041-8205/739/2/L47. — Bibcode: 2011ApJ...739L..47B. — arXiv:1108.4314.