علاقة تولي-فيشر

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
علاقة تولي-فيشر للمجرات الحلزونية والعدسية

في علم الفلك ، تُعرف علاقة تولي-فيشر ( TFR ) بأنها علاقة تجريبية بين كتلة أو لمعان المجرة الحلزونية وسرعة دورانها التقاربية أو عرض خط انبعاثها . يُستخدم عرض خط الهيدروجين عند 21 سم لحساب تشتت سرعة الأذرع الحلزونية للمجرة. وبشكل عام، كلما زاد لمعان المجرة الحلزونية، زادت سرعة دوران قرصها. وبما أن سطوع المجرة المرصود يعتمد على المسافة، يمكن استخدام هذه العلاقة لتقدير المسافات إلى المجرات من خلال قياسات سرعة دورانها. [ 1 ]

يمكن استخدام نسبة الانعكاس الزمني (TFR) لتقدير المسافة إلى المجرات الحلزونية، وذلك باستنتاج لمعان المجرة من عرض خطها الطيفي القابل للقياس المباشر. ثم تُحسب المسافة بمقارنة اللمعان بالسطوع الظاهري. وبذلك، تُشكل نسبة الانعكاس الزمني (TFR) إحدى درجات سلم قياس المسافات الكونية ، حيث تُعاير باستخدام تقنيات قياس المسافة المباشرة، وتُستخدم بدورها لمعايرة طرق قياس المسافات الأبعد.

مفهوم

تربط علاقة تولي-فيشر خاصيةً يسهل قياسها نسبيًا ولا تعتمد على المسافة، وهي عرض خط انبعاث الهيدروجين، باللمعان الكلي للمجرة، وهي خاصية تعتمد على المسافة. تُستخدم مجراتٌ مدروسةٌ جيدًا ذات مسافاتٍ مُقاسةٍ بشكلٍ مستقلٍ لمعايرة هذه العلاقة، ثم تُعطي قياسات عرض الخط على مجراتٍ جديدةٍ أو بعيدةٍ جدًا تقديراتٍ لمسافتها. تستند هذه العلاقة إلى البيانات الرصدية فقط، لكن النظرية تشير إلى أن كتلة المجرة تُحدد كلاً من سرعتها الدورانية، وبالتالي تشتت السرعات النجمية التي تُوسّع الخط، وتُحدد اللمعان الكلي عند مسافةٍ مُعينة. [ 1 ]

تاريخ

اللمعان الذاتي مقابل تشتت السرعة، مُعايرًا على عنقود العذراء من المجموعات المحلية وM81 وM101. البيانات مُجمّعة من تولي وفيشر، 1977.

استُخدمت العلاقة بين السرعة الدورانية المقاسة طيفيًا والمسافة لأول مرة عام 1922 على يد إرنست أوبيك لتقدير المسافة إلى مجرة ​​أندروميدا ، مما أثبت أنها مجرة ​​مستقلة لأول مرة. [ 1 ] [ 2 ] في سبعينيات القرن العشرين، قام بالكوفسكي وآخرون بقياس 13 مجرة، لكنهم ركزوا على استخدام البيانات لتمييز أشكال المجرات بدلًا من استخلاص المسافات. [ 1 ] [ 3 ] نُشرت علاقة تولي-فيشر لأول مرة عام 1977 على يد الفلكيين ر. برنت تولي وج . ريتشارد فيشر . [ 1 ] [ 4 ] قاموا بمعايرة الارتباط بين عرض خط الهيدروجين والقدر المطلق للمجرات الحلزونية باستخدام المجموعة المحلية، ومجموعة M81، ومجموعة M101. ثم استُخدم هذا الارتباط لاستنتاج المسافات إلى عنقود العذراء وعنقود الدب الأكبر. بعد ضبط المجموعتين بصريًا وفقًا لمجموعات المعايرة على الرسم البياني، تم حساب معامل المسافة للقيمة الظاهرية. ومن خلال هذه الطريقة، تم تحديد العلاقة التجريبية بين اللمعان ومعامل المظهر العام على النحو التالي:

ل∝ΔV(0)α{\textstyle L\propto \Delta V(0)^{\alpha }} حيث L هي اللمعان، وV(0) هي المظهر العام (السرعة الدورانية)، وalpha هو دليل قانون القوة الذي يرتبط بميل العلاقة. [ 4 ]

يتم حساب اللمعان بضرب السطوع الظاهري للمجرة في4πد2{\displaystyle 4\pi d^{2}}، أيند{\displaystyle d}وهي المسافة بينها وبين الأرض ، ويتم قياس عرض الخط الطيفي باستخدام مطيافية الشق الطويل .

تستخدم سلسلة من الفهارس التعاونية لقيم السرعة الخاصة للمجرات ، والتي تُسمى CosmicFlow، تحليل تولي-فيشر؛ وقد وصل فهرس CosmicFlow-4 إلى 10000 مجرة. [ 5 ] وقد تم استخلاص العديد من قيم ثابت هابل من تحليل تولي-فيشر، بدءًا من الورقة البحثية الأولى وحتى عام 2024. [ 1 ]

الأنواع الفرعية

علاقة تولي-فيشر الباريونية. تم تجميع البيانات من مصادر متنوعة. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

توجد عدة أشكال مختلفة لعلاقة تولي-فيشر، وذلك تبعًا للمقاييس الدقيقة للكتلة أو اللمعان أو سرعة الدوران المستخدمة في ربطها. استخدم تولي وفيشر اللمعان البصري ، لكن أظهرت دراسات لاحقة أن العلاقة تكون أدق عند تعريفها باستخدام إشعاع الموجات الميكروية إلى الأشعة تحت الحمراء ( النطاق K ) (وهو مؤشر جيد للكتلة النجمية )، بل وأدق عند استبدال اللمعان بالكتلة النجمية الكلية للمجرة. [ 12 ] تُسمى العلاقة بدلالة الكتلة النجمية "علاقة تولي-فيشر للكتلة النجمية" (STFR)، ولا يُظهر تشتتها سوى ارتباطات مع الشكل الحركي للمجرة، بحيث تتشتت الأنظمة الأكثر اعتمادًا على التشتت أسفل هذه العلاقة. ويُستعاد أقوى ارتباط عند النظر إلى الكتلة الباريونية الكلية (مجموع كتلتها في النجوم والغاز). [ 13 ] يُعرف هذا الشكل الأخير من العلاقة باسم علاقة تولي-فيشر الباريونية ( BTFR )، وينص على أن الكتلة الباريونية تتناسب طرديًا مع السرعة مرفوعة للقوة 3.5-4 تقريبًا. [ 14 ]

في نموذج المادة المظلمة ، تتحدد سرعة دوران المجرة (وبالتالي عرض خطها الطيفي) بشكل أساسي بكتلة هالة المادة المظلمة التي تقع ضمنها، مما يجعل طيف الأشعة تحت الحمراء العابر (TFR) مظهرًا من مظاهر العلاقة بين كتلة المادة المرئية وكتلة المادة المظلمة. في ديناميكيات نيوتن المعدلة (MOND) ، يُعد طيف الأشعة تحت الحمراء العابر (BTFR) (بمعامل قانون قوة يساوي 4 بالضبط) نتيجة مباشرة لقانون قوة الجاذبية الفعال عند التسارع المنخفض . [ 15 ]

تُعرف نظائر TFR للمجرات غير المدعومة بالدوران، مثل المجرات الإهليلجية ، باسم علاقة فابر جاكسون والمستوى الأساسي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 سعيد، خالد (24-10-2023). "علاقة تولي-فيشر". في دي فالنتينو، إي؛ براوت، د. (محرران). توتر ثابت هابل . arXiv : 2310.16053 .
  2. ↑ أوبيك، إرنست. "تقدير مسافة سديم أندروميدا." المجلة الفيزيائية الفلكية، 55، 406-410 (1922) 55 (1922).
  3. ↑ بالكوفسكي، سي، وآخرون. "دراسة الهيدروجين المحايد للمجرات القزمة الحلزونية وغير المنتظمة." علم الفلك والفيزياء الفلكية، المجلد 34، ص 43-52 34 (1974): 43-52.
  4. 1 2 تولي، آر بي؛ فيشر، جيه آر (1977). "طريقة جديدة لتحديد المسافات إلى المجرات". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 54 (3): 661-673 . Bibcode : 1977A & A....54..661T .
  5. ↑ كوركشي، إحسان؛ تولي، ر. برنت؛ افتخارزاده، سارة؛ لوب، جوردان؛ كورتوا، هيلين م.؛ غينيه، دانيال؛ دوبوي، ألكسندرا؛ نيل، جيمس د.؛ سيبرت، مارك؛ أندروز، مايكل؛ تشوانغ، خوانا؛ دانيش، أراش؛ غونزاليس، راندي؛ هولثاوس، ألكساندريا؛ موكيلكي، آمبر (23 أكتوبر 2020). "التدفقات الكونية-4: فهرس لحوالي 10000 مسافة تولي-فيشر" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 902 (2): 145. arXiv : 2009.00733 . Bibcode : 2020ApJ...902..145K . doi : 10.3847/1538-4357/abb66b . ISSN 1538-4357 . 
  6. ↑ مولر، أوليفر؛ ليلي، فيديريكو؛ فاماي، بينوا؛ باولووسكي، مارسيل س.؛ فاريون، كاتيا؛ ريكوبا، مارينا؛ هيلكر، مايكل؛ جيرجن، هيلموت (2022). "مجموعة مجرات قنطورس أ: الكتلة الديناميكية والباريونات المفقودة" . علم الفلك والفيزياء الفلكية . 662 : A57. arXiv : 2111.10306 . Bibcode : 2022A & A...662A..57M . doi : 10.1051/0004-6361/202142351 . ISSN 0004-6361 . تاريخ الاسترجاع: 2026-01-02 . 
  7. ↑ ماكغاو، ستايسي س.؛ ليلي، فيديريكو؛ شومبرت، جيمس م.؛ لي، بنغفي؛ فيسغايتيس، تيفاني؛ باركر، كايلي س.؛ باولووسكي، مارسيل س. (2021-11-01). "علاقة تولي-فيشر الباريونية في المجموعة المحلية والسرعة الدائرية المكافئة للأقزام المدعومة بالضغط" . المجلة الفلكية . 162 (5): 202. arXiv : 2109.03251 . Bibcode : 2021AJ....162..202M . doi : 10.3847/1538-3881/ac2502 . ISSN 0004-6256 . 
  8. ↑ ليلي، فيديريكو؛ ماكغاو، ستايسي إس؛ شومبرت، جيمس إم؛ ديزموند، هاري؛ كاتز، هارلي (11 أبريل 2019). "علاقة تولي-فيشر الباريونية لتعريفات السرعة المختلفة وآثارها على الزخم الزاوي للمجرات" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 484 (3): 3267-3278 . arXiv : 1901.05966 . doi : 10.1093/mnras/stz205 . ISSN 0035-8711 . تاريخ الاسترجاع: 2 يناير 2026 . 
  9. ↑ دي تيودورو، إنريكو م؛ بوستي، لورينزو؛ أوغل، باتريك م؛ فول، س مايكل؛ جاريت، توماس (2021-09-20). "منحنيات الدوران وعلاقات القياس للمجرات الحلزونية فائقة الكتلة" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 507 (4): 5820-5831 . arXiv : 2109.03828 . doi : 10.1093/mnras/stab2549 . ISSN 0035-8711 . تاريخ الاسترجاع: 2026-01-02 . 
  10. ↑ ميستيل، توبياس؛ ماكغاو، ستايسي؛ ليلي، فيديريكو؛ شومبرت، جيمس؛ لي، بنغفي (2024-07-01). "السرعات الدائرية المسطحة إلى ما لا نهاية وعلاقة تولي-فيشر الباريونية من العدسات الضعيفة" . رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية . 969 (1): L3. arXiv : 2406.09685 . Bibcode : 2024ApJ...969L...3M . doi : 10.3847/2041-8213/ad54b0 . ISSN 2041-8205 . 
  11. ↑ ميلغروم، موردهاي (20 فبراير 2019). "MOND في مجموعات المجرات: عينة فائقة" . مجلة Physical Review D. 99 ( 4) 044041. arXiv : 1811.12233 . Bibcode : 2019PhRvD..99d4041M . doi : 10.1103/PhysRevD.99.044041 . ISSN 2470-0010 . تاريخ الاسترجاع: 2 يناير 2026 . 
  12. ↑ ريستيا، أندريه (2023). "علاقة تولي-فيشر من بيانات SDSS-MaNGA: الأسباب الفيزيائية للتشتت والتغير عند أنصاف أقطار مختلفة" . MNRAS . 527 (3): 7438–7458 . arXiv : 2311.13251 . doi : 10.1093/mnras/stad3638 .
  13. ^ ماكجو، س.س. شومبرت، JM؛ بوثون، جي دي؛ دي بلوك، دبليو جي جي (2000). “العلاقة الباريونية تولي فيشر”. رسائل مجلة الفيزياء الفلكية . 533 (2): ل99 – ل102. أرخايف : astro-ph/0003001 . بيب كود : 2000ApJ...533L..99M . دوى : 10.1086/312628 . بميد 10770699 . S2CID 103865 .  
  14. ^ S. Torres-Flores، B. Epinat، P. Amram، H. Plana، C. Mendes de Oliveira (2011)، “GHASP: مسح حركي Hα للمجرات الحلزونية وغير المنتظمة – IX. The NIR، علاقات Tully-Fisher النجمية والباريونية”، أرخايف : 1106.0505
  15. ↑ ماكغاو، س. (2012). "علاقة تولي-فيشر الباريونية للمجرات الغنية بالغاز كاختبار لنموذج ΛCDM ونظرية الديناميكا النيوترونية المعدلة (MOND)". المجلة الفيزيائية الفلكية . 143 (2): 40. arXiv : 1107.2934 . Bibcode : 2012AJ....143...40M . doi : 10.1088/0004-6256/143/2/40 . S2CID 38472632 .