Ποια συμπεριφορά παρουσιάζουν οι καμπύλες γαλαξιακής περιστροφής για να υποδηλώνουν την ύπαρξη σκοτεινής ύλης σε ένα εκτεταμένο φωτοστέφανο;
1. Καμπύλες επίπεδης περιστροφής:
* Αναμενόμενη συμπεριφορά: Σύμφωνα με τη βαρύτητα του Νευτώνεια, η τροχιακή ταχύτητα των αστεριών και του αερίου σε έναν γαλαξία θα πρέπει να μειωθεί με την αύξηση της απόστασης από το γαλαξιακό κέντρο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η βαρυτική δύναμη μειώνεται με απόσταση και έτσι η ταχύτητα τροχιάς πρέπει να πέσει ως αντίστροφη τετραγωνική ρίζα της απόστασης.
* παρατηρούμενη συμπεριφορά: Ωστόσο, οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι καμπύλες γαλαξιακής περιστροφής παραμένουν εκπληκτικά επίπεδες ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις από το γαλαξιακό κέντρο. Αυτό σημαίνει ότι τα αστέρια και το αέριο περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα από το αναμενόμενο με βάση μόνο την ορατή ύλη.
2. Διαφορά μεταξύ φωτεινότητας και μάζας:
* Αναμενόμενη συμπεριφορά: Εάν θεωρούμε μόνο την ορατή ύλη σε έναν γαλαξία (αστέρια, αέριο και σκόνη), η διανομή μάζας θα πρέπει να ταιριάζει στενά με την κατανομή της φωτεινότητας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι φωτεινότερες περιοχές ενός γαλαξία θα πρέπει επίσης να είναι οι πιο μαζικές.
* παρατηρούμενη συμπεριφορά: Ωστόσο, οι παρατηρούμενες καμπύλες επίπεδης περιστροφής υποδεικνύουν ότι οι γαλαξίες πρέπει να περιέχουν πολύ περισσότερη μάζα από ό, τι μπορεί να υπολογιστεί μόνο από την ορατή ύλη. Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ φωτεινότητας και μάζας υποδηλώνει την ύπαρξη μεγάλης ποσότητας αόρατης ύλης - σκοτεινής ύλης.
3. Extended Halo:
* Αναμενόμενη συμπεριφορά: Εάν η σκοτεινή ύλη συγκεντρώθηκε στην κεντρική περιοχή ενός γαλαξία, θα περιμέναμε ότι η καμπύλη περιστροφής θα αρχίσει να μειώνεται σε κάποιο σημείο.
* παρατηρούμενη συμπεριφορά: Το γεγονός ότι οι καμπύλες περιστροφής παραμένουν επίπεδες σε μεγάλες αποστάσεις υποδηλώνει ότι η σκοτεινή ύλη διανέμεται σε ένα πολύ μεγαλύτερο, εκτεταμένο φωτοστέφανο γύρω από τον ορατό γαλαξία. Αυτό το φωτοστέφανο θεωρείται πολύ μεγαλύτερο από τον ίδιο τον ορατό γαλαξία.
Συνοπτικά: Οι καμπύλες επίπεδης περιστροφής των γαλαξιών, μαζί με την ασυμφωνία μεταξύ της φωτεινότητας και της μάζας τους, υποδηλώνουν έντονα την παρουσία σημαντικής ποσότητας σκοτεινής ύλης σε ένα μεγάλο, εκτεταμένο φωτοστέφανο γύρω από τον ορατό γαλαξία. Αυτή η σκοτεινή ύλη παρέχει την πρόσθετη βαρυτική έλξη που απαιτείται για να εξηγήσει τις παρατηρούμενες υψηλές ταχύτητες των αστεριών και του αερίου στις εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών.
