Slučaj tamne materije
Neobične rotacione brzine
Šta bi se desilo kada bi se naš Sunčev sistem ponašao kao galaksija?
Sve planete bi imale istu tangencijalnu brzinu. To bi značilo da bi planete prelazile isto rastojanje za isti iznos vremena. Međutim, planete na spoljašnjim orbitama (kao što je Neptun) bi imale manje ugaone brzine i trebalo bi im duže vreme da naprave potpuni obilazak oko Sunca.
U stvarnosti naš Sunčev sistem se ne ponaša tako. Spoljašnje planete imaju znatno manje tangencijalne brzine od unutrašnjih planeta.
Brzina planeta je obrnuto proporcionalan njenom rastojanju od Sunca.
Iz lekcije o gravitaciji, znamo da je gravitaciona sila između dva objekta obrnuto srazmerna kvadratu rastojanja između njih. Zbog toga Sunce deluje na Merkur sa većom gravitacionom silom nego na druge planete. Zato je razumno očekivati da Merkur ima najveću tangencijalnu brzinu na njegovoj orbiti. Međutim, to ne važi za proračune brzina objekata u jatima i galaksijama: predviđanja jednostavno ne odgovaraju rezultatima posmatranja.
Tangencijalna brzina zvezde je generalno nezavisna od njene udaljenosti od
galaktičkog centra.
Kada astronomi mere rotacionu brzinu galaksija i jata galaksija oni sakupljaju podatke koji se odnose na objekte koji su na različitim rastojanjima od orbitalnog centra. Takođe, u galaksijama radijalna rastojanja zvezde ne utiču na njihovu tangencijalnu brzinu oko galaktičkog centra. Gornji grafik pokazuje rezultate ovakvih merenja.
Pošto je predviđanje (da bi udaljenije zvezde trebalo da imaju manje tangencijalne brzine) nije saglasno sa rezultatima posmatranja (jer brzina je uglavnom nezavisna od rastojanja) astronomi su teorijski pretpostavili postojanje tzv. tamne materije da bi objasnili ovakve rezultate. Po teoriji tamna materija je uniformno raspoređena kao oreol oko spoljašnjih granica galaksija. Gravitaciona sila koja nastaje zbog prisustva tamne materije dovodi do toga da tangencijalna brzina zvezda nije više obrnuto proporcionalna kvadratu njihove udaljenosti od galaktičkog centra.
