Una relación entre la distancia y la velocidad radial entre nebulosas extragalácticas

Las determinaciones del movimiento del sol con respecto a las nebulosas extragalácticas han implicado un término K de varios cientos de kilómetros que parece ser variable. Se han buscado explicaciones de esta paradoja en una correlación entre las velocidades y distancias radiales aparentes, pero hasta ahora los resultados no han sido convincentes. El presente artículo es un reexamen de la cuestión, basado sólo en aquellas distancias nebulares que se cree que son bastante fiables.

Las distancias de las nebulosas extragalácticas dependen en última instancia de la aplicación de criterios de luminosidad absoluta a estrellas involucradas cuyos tipos pueden ser reconocidos. Estos incluyen, entre otros, variables cefeidas, novas y estrellas azules involucradas en la nebulosidad de emisión. Los valores numéricos dependen del punto cero de la relación período-luminosidad entre Cefeidas, los otros criterios simplemente verifican el orden de las distancias. Este método está restringido a las pocas nebulosas que están bien resueltas con los instrumentos existentes. Un estudio de estas nebulosas, junto con aquellas en las que se puede reconocer cualquier estrella, indica la probabilidad de un límite superior aproximadamente uniforme para la luminosidad absoluta de las estrellas, en las espirales de tipo tardío y nebulosas irregulares al menos, del orden de M (fotográfica) = −6.3.1 Las luminosidades aparentes de las estrellas más brillantes en tales nebulosas son, por tanto, criterios que, aunque aproximados y que deben aplicarse con precaución, proporcionan estimaciones razonables de las distancias de todos los sistemas extragalácticos en los que incluso se pueden detectar pocas estrellas.

Finalmente, las nebulosas mismas parecen ser de un orden definido de luminosidad absoluta, exhibiendo un rango de cuatro o cinco magnitudes alrededor de un valor promedio M (visual) = −15.2.1 La aplicación de este promedio estadístico a casos individuales rara vez se puede utilizar con ventaja, pero cuando se trata de un número considerable, y especialmente en los diversos grupos de nebulosas, las luminosidades aparentes medias de las nebulosas ofrecen estimaciones fiables parejas de las distancias medias.

Las velocidades radiales de 46 nebulosas extragalácticas ahora están disponibles, pero las distancias individuales se estiman para solo 24. Para otra, NGC 3521, probablemente se podría hacer una estimación, pero no las fotografías están disponibles en Mount Wilson. Los datos se dan en la tabla 1. Las primeras siete distancias son las más confiables, dependiendo, excepto para M 32, la compañera de M 31, de extensas investigaciones de muchas estrellas involucradas. Las siguientes trece distancias, según el criterio de un límite superior uniforme de luminosidad estelar, están sujetas a considerables errores probables, pero se cree que son los valores más razonables disponibles en la actualidad. Los últimos cuatro objetos parecen estar en el cúmulo de Virgo. La distancia asignada al cúmulo, 2 × 106 parsecs, se deriva de la distribución de las luminosidades nebulares, junto con las luminosidades de las estrellas en algunas de las espirales de tipo posterior, y difiere algo de la estimación de Harvard de diez millones de años luz. / p>

Los datos en el La tabla indica una correlación lineal entre distancias y velocidades, ya sea que estas últimas se utilicen directamente o se corrijan por el movimiento solar, según las soluciones más antiguas. Esto sugiere una nueva solución para el movimiento solar en la que las distancias se introducen como coeficientes del término K, i. e., se supone que las velocidades varían directamente con las distancias y, por lo tanto, K representa la velocidad a la distancia unitaria debido a este efecto. Las ecuaciones de condición toman entonces la forma Se han realizado dos soluciones, una usando las 24 nebulosas individualmente, la otra combinándolas en 9 grupos según la proximidad en dirección y en distancia. Los resultados son

Para un material tan escaso, tan mal distribuido, los resultados son bastante definidos. Las diferencias entre las dos soluciones se deben en gran parte a las cuatro nebulosas de Virgo, las cuales, siendo los objetos más distantes y todos compartiendo el movimiento peculiar del cúmulo, influyen indebidamente en el valor de K y por tanto de V0. Se necesitarán nuevos datos sobre objetos más distantes para reducir el efecto de un movimiento tan peculiar. Mientras tanto, los números redondos, intermedios entre las dos soluciones, representarán el orden probable de los valores. Por ejemplo, sea A = 277 °, D = + 36 ° (Gal. Largo. = 32 °, lat. = + 18 °), V0 = 280 km./seg., K = +500 km./seg. por millón de pársecs. El Sr. Strömberg ha verificado muy amablemente el orden general de estos valores mediante soluciones independientes para diferentes agrupaciones de datos.

Se encontró que un término constante, introducido en las ecuaciones, era pequeño y negativo. Esto parece eliminar la necesidad del antiguo término K constante.Soluciones de este tipo han sido publicadas por Lundmark, 3 quien reemplazó la antigua K por k + lr + mr2. Su solución favorita dio k = 513, en comparación con el valor anterior del orden de 700, y por lo tanto ofrecía poca ventaja.

Los residuos de las dos soluciones dados por encima del promedio 150 y 110 km./seg. y debe representar los movimientos peculiares promedio de las nebulosas individuales y de los grupos, respectivamente. Con el fin de exhibir los resultados en forma gráfica, el movimiento solar se ha eliminado de las velocidades observadas y los residuos, los términos de distancia más los residuos, se han representado contra las distancias. La ejecución de los residuos es tan suave como se puede esperar y, en general, la forma de las soluciones parece ser adecuada.

Las 22 nebulosas para las que no se dispone de distancias se pueden tratar de dos formas. Primero, la distancia media del grupo derivada de las magnitudes aparentes medias se puede comparar con la media de las velocidades corregidas por el movimiento solar. El resultado, 745 km./seg. para una distancia de 1.4 × 106 parsecs, cae entre las dos soluciones anteriores e indica un valor para K de 530 frente al valor propuesto, 500 km./seg.

En segundo lugar, la dispersión de las nebulosas individuales puede examinarse asumiendo la relación entre distancias y velocidades como se determinó previamente. Las distancias se pueden calcular a partir de las velocidades corregidas por el movimiento solar y las magnitudes absolutas se pueden derivar de las magnitudes aparentes. Los resultados se dan en la tabla 2 y pueden compararse con la distribución de magnitudes absolutas entre las nebulosas en la tabla 1, cuyas distancias se derivan de otros criterios. N. G. C. 404 puede excluirse, ya que la velocidad observada es tan pequeña que el movimiento peculiar debe ser grande en comparación con el efecto de la distancia. Sin embargo, el objeto no es necesariamente una excepción, ya que se puede asignar una distancia para la cual el movimiento peculiar y la magnitud absoluta estén dentro del rango previamente determinado. Las dos magnitudes medias, -15,3 y -15,5, los rangos, 4,9 y 5,0 mag., Y las distribuciones de frecuencia son muy similares para estos dos conjuntos de datos totalmente independientes; e incluso la ligera diferencia en las magnitudes medias puede atribuirse a las nebulosas seleccionadas, muy brillantes, en el Cúmulo de Virgo. Este acuerdo totalmente no forzado apoya la validez de la relación velocidad-distancia en un asunto muy evidente. Finalmente, vale la pena registrar que la distribución de frecuencias de magnitudes absolutas en las dos tablas combinadas es comparable con las que se encuentran en los diversos grupos de nebulosas.

Los resultados establecen una aproximación lineal relación entre velocidades y distancias entre nebulosas para las que se han publicado previamente velocidades, y la relación parece dominar la distribución de velocidades. Con el fin de investigar el asunto a una escala mucho mayor, el Sr. Humason en Mount Wilson ha iniciado un programa para determinar las velocidades de las nebulosas más distantes que se pueden observar con confianza. Estas, naturalmente, son las nebulosas más brillantes en grupos de nebulosas. El primer resultado definido, 4 v = + 3779 km./seg. para N. G. C. 7619, es totalmente coherente con las presentes conclusiones. Corregida por el movimiento solar, esta velocidad es +3910, que, con K = 500, corresponde a una distancia de 7.8 × 106 parsecs. Dado que la magnitud aparente es 11,8, la magnitud absoluta a esa distancia es -17,65, que es del orden correcto para las nebulosas más brillantes de un cúmulo. Una distancia preliminar, derivada independientemente del cúmulo del que esta nebulosa parece ser miembro, es del orden de 7 × 106 parsecs.

Los nuevos datos que se esperan en un futuro cercano pueden modificar la importancia de la presente investigación o, si es confirmatoria, conducirá a una solución que tenga muchas veces el peso. Por esta razón, se considera prematuro discutir en detalle las obvias consecuencias de los presentes resultados.Por ejemplo, si el movimiento solar con respecto a los cúmulos representa la rotación del sistema galáctico, este movimiento podría restarse de los resultados para las nebulosas y el resto representaría el movimiento del sistema galáctico con respecto a las nebulosas extragalácticas. .

La característica sobresaliente, sin embargo, es la posibilidad de que la relación velocidad-distancia pueda representar el efecto De Sitter y, por lo tanto, que se puedan introducir datos numéricos en las discusiones sobre la curvatura general del espacio. En la cosmología de De Sitter, los desplazamientos de los espectros surgen de dos fuentes, una aparente ralentización de las vibraciones atómicas y una tendencia general de las partículas materiales a dispersarse. Este último implica una aceleración y, por tanto, introduce el elemento tiempo. La importancia relativa de estos dos efectos debería determinar la forma de la relación entre distancias y velocidades observadas; y a este respecto, se puede enfatizar que la relación lineal encontrada en la presente discusión es una primera aproximación que representa un rango restringido en la distancia.