Uma relação entre a distância e a velocidade radial entre as nebulosas extra-galácticas

As determinações do movimento do Sol em relação às nebulosas extra-galácticas envolveram um termo K de várias centenas de quilômetros que parece ser variável. As explicações desse paradoxo foram buscadas em uma correlação entre as velocidades radiais aparentes e as distâncias, mas até agora os resultados não foram convincentes. O presente artigo é um reexame da questão, com base apenas nas distâncias nebulares que se acredita serem razoavelmente confiáveis.

As distâncias de nebulosas extra-galácticas dependem, em última instância, da aplicação de critérios de luminosidade absoluta para estrelas envolvidas cujos tipos podem ser reconhecidos. Estas incluem, entre outras, variáveis Cefeidas, novas e estrelas azuis envolvidas na nebulosidade de emissão. Os valores numéricos dependem do ponto zero da relação período-luminosidade entre as cefeidas, os outros critérios apenas verificam a ordem das distâncias. Este método é restrito às poucas nebulosas que são bem resolvidas pelos instrumentos existentes. Um estudo dessas nebulosas, juntamente com aquelas em que quaisquer estrelas podem ser reconhecidas, indica a probabilidade de um limite superior aproximadamente uniforme para a luminosidade absoluta das estrelas, nas espirais do tipo tardio e nebulosas irregulares, pelo menos, da ordem de M (fotográfico) = −6,3.1 As luminosidades aparentes das estrelas mais brilhantes em tais nebulosas são, portanto, critérios que, embora grosseiros e a serem aplicados com cautela, fornecem estimativas razoáveis das distâncias de todos os sistemas extra-galácticos em que mesmo um poucas estrelas podem ser detectadas.

Finalmente, as próprias nebulosas parecem ter uma ordem definida de luminosidade absoluta, exibindo uma faixa de quatro ou cinco magnitudes sobre um valor médio M (visual) = −15.2.1 A aplicação desta média estatística a casos individuais raramente pode ser usada com vantagem, mas quando números consideráveis estão envolvidos, e especialmente nos vários aglomerados de nebulosas, as luminosidades aparentes médias das próprias nebulosas oferecem estimativas confiáveis. correspondentes das distâncias médias.

As velocidades radiais de 46 nebulosas extragalácticas estão agora disponíveis, mas as distâncias individuais são estimadas para apenas 24. Para um outro, NGC 3521, uma estimativa provavelmente poderia ser feita, mas não as fotografias estão disponíveis em Mount Wilson. Os dados são fornecidos na tabela 1. As primeiras sete distâncias são as mais confiáveis, dependendo, exceto para M 32, o companheiro de M 31, de extensas investigações de muitas estrelas envolvidas. As próximas treze distâncias, dependendo do critério de um limite superior uniforme de luminosidade estelar, estão sujeitas a erros prováveis consideráveis, mas acredita-se que sejam os valores mais razoáveis atualmente disponíveis. Os últimos quatro objetos parecem estar no Aglomerado de Virgem. A distância atribuída ao aglomerado, 2 × 106 parsecs, é derivada da distribuição de luminosidades nebulares, juntamente com luminosidades de estrelas em algumas das espirais de tipo posterior, e difere um pouco da estimativa de Harvard de dez milhões de anos-luz.2

Os dados no A tabela indica uma correlação linear entre distâncias e velocidades, sejam as últimas usadas diretamente ou corrigidas para o movimento solar, de acordo com as soluções mais antigas. Isso sugere uma nova solução para o movimento solar em que as distâncias são introduzidas como coeficientes do termo K, i. e., presume-se que as velocidades variam diretamente com as distâncias e, portanto, K representa a velocidade na unidade de distância devido a esse efeito. As equações de condição então tomam a forma Duas soluções foram feitas, uma usando as 24 nebulosas individualmente, a outra combinando-as em 9 grupos de acordo com a proximidade na direção e na distância. Os resultados são

Para um material tão escasso, tão mal distribuído, os resultados são bastante definitivos. As diferenças entre as duas soluções são devidas em grande parte às quatro nebulosas de Virgem, que, sendo os objetos mais distantes e todos compartilhando o movimento peculiar do aglomerado, influenciam indevidamente o valor de K e, portanto, de V0. Novos dados sobre objetos mais distantes serão necessários para reduzir o efeito desse movimento peculiar. Enquanto isso, os números redondos, intermediários entre as duas soluções, representarão a ordem provável dos valores. Por exemplo, seja A = 277 °, D = + 36 ° (Gal. Long. = 32 °, lat. = + 18 °), V0 = 280 km./sec., K = +500 km./sec. por milhão de parsecs. O Sr. Strömberg verificou gentilmente a ordem geral desses valores por soluções independentes para diferentes agrupamentos de dados.

Um termo constante, introduzido nas equações, foi considerado pequeno e negativo. Isso parece eliminar a necessidade do antigo termo K constante.Soluções desse tipo foram publicadas por Lundmark, 3 que substituiu o antigo K por k + lr + mr2. Sua solução favorita deu k = 513, contra o valor anterior da ordem de 700 e, portanto, ofereceu pouca vantagem.

Os resíduos para as duas soluções fornecidas acima da média 150 e 110 km./seg. e deve representar os movimentos peculiares médios das nebulosas individuais e dos grupos, respectivamente. Para exibir os resultados em uma forma gráfica, o movimento solar foi eliminado das velocidades observadas e os remanescentes, os termos de distância mais os resíduos, foram plotados em relação às distâncias. A execução dos resíduos é tão suave quanto se pode esperar e, em geral, a forma das soluções parece ser adequada.

As 22 nebulosas para as quais as distâncias não estão disponíveis podem ser tratadas de duas maneiras. Primeiro, a distância média do grupo derivada das magnitudes aparentes médias pode ser comparada com a média das velocidades corrigidas para o movimento solar. O resultado, 745 km./seg. para uma distância de 1,4 × 106 parsecs, fica entre as duas soluções anteriores e indica um valor para K de 530 em relação ao valor proposto, 500 km./seg.

Em segundo lugar, a dispersão das nebulosas individuais pode ser examinado assumindo a relação entre distâncias e velocidades conforme determinado anteriormente. As distâncias podem então ser calculadas a partir das velocidades corrigidas para o movimento solar e as magnitudes absolutas podem ser derivadas das magnitudes aparentes. Os resultados são apresentados na tabela 2 e podem ser comparados com a distribuição das magnitudes absolutas entre as nebulosas na tabela 1, cujas distâncias são derivadas de outros critérios. N. G. C. 404 pode ser excluído, uma vez que a velocidade observada é tão pequena que o movimento peculiar deve ser grande em comparação com o efeito da distância. O objeto não é necessariamente uma exceção, entretanto, uma vez que uma distância pode ser atribuída para a qual o movimento peculiar e a magnitude absoluta estão dentro da faixa previamente determinada. As duas magnitudes médias, −15,3 e −15,5, os intervalos, 4,9 e 5,0 mag., E as distribuições de frequência são muito semelhantes para esses dois conjuntos de dados inteiramente independentes; e mesmo a ligeira diferença nas magnitudes médias pode ser atribuída às nebulosas selecionadas e muito brilhantes no Aglomerado de Virgem. Este acordo totalmente não forçado apóia a validade da relação velocidade-distância em um assunto muito evidente. Finalmente, vale a pena registrar que a distribuição de frequência das magnitudes absolutas nas duas tabelas combinadas é comparável àquelas encontradas nos vários grupos de nebulosas.

Os resultados estabelecem uma estimativa aproximadamente linear relação entre velocidades e distâncias entre nebulosas para as quais as velocidades foram publicadas anteriormente, e a relação parece dominar a distribuição das velocidades. A fim de investigar o assunto em uma escala muito maior, o Sr. Humason do Monte Wilson iniciou um programa de determinação das velocidades das nebulosas mais distantes que podem ser observadas com segurança. Estas, naturalmente, são as nebulosas mais brilhantes em aglomerados de nebulosas. O primeiro resultado definido, 4 v = + 3779 km./sec. para N. G. C. 7619, é totalmente consistente com as presentes conclusões. Corrigida para o movimento solar, essa velocidade é +3910, que, com K = 500, corresponde a uma distância de 7,8 × 106 parsecs. Como a magnitude aparente é 11,8, a magnitude absoluta a tal distância é −17,65, que é da ordem certa para as nebulosas mais brilhantes em um aglomerado. Uma distância preliminar, derivada independentemente do aglomerado do qual esta nebulosa parece ser membro, é da ordem de 7 × 106 parsecs.

Novos dados esperados em um futuro próximo podem modificar o significado de a presente investigação ou, se confirmatória, levará a uma solução muitas vezes maior. Por este motivo, é prematuro discutir em detalhes as consequências óbvias dos presentes resultados.Por exemplo, se o movimento solar em relação aos aglomerados representa a rotação do sistema galáctico, este movimento poderia ser subtraído dos resultados para as nebulosas e o restante representaria o movimento do sistema galáctico em relação às nebulosas extragalácticas .

A característica marcante, entretanto, é a possibilidade de que a relação velocidade-distância pode representar o efeito de Sitter e, portanto, que dados numéricos podem ser introduzidos nas discussões da curvatura geral do espaço. Na cosmologia de Sitter, os deslocamentos dos espectros surgem de duas fontes, uma aparente desaceleração das vibrações atômicas e uma tendência geral das partículas materiais para se espalharem. Este último envolve uma aceleração e, portanto, introduz o elemento tempo. A importância relativa desses dois efeitos deve determinar a forma da relação entre as distâncias e as velocidades observadas; e, com relação a isso, pode ser enfatizado que a relação linear encontrada na presente discussão é uma primeira aproximação que representa uma faixa restrita de distância.