Determinando as curvas de rotação das galáxias espirais além do raio óptico (onde a luz das estrelas fica fraca demais para medir de maneira confiável) depende principalmente de observações do hidrogênio neutro (HI) de 21 cm .
Aqui está como funciona:
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emissão de linha de 21 cm: Os átomos de hidrogênio neutro emitem ondas de rádio em uma frequência específica de 21 cm. Essa emissão é muito mais fraca que a luz das estrelas, mas penetra nas nuvens de poeira de maneira eficaz e pode ser detectada até longe do centro galáctico.
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Shift doppler: A velocidade do gás de hidrogênio ao longo da linha de visão causa uma mudança de doppler na frequência da emissão de 21 cm. O gás que se move em direção a nós tem uma frequência um pouco mais alta, e a mudança de gás tem uma frequência ligeiramente menor. Ao medir essa mudança, os astrônomos podem determinar a velocidade radial do gás a diferentes distâncias do centro galáctico.
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mapeando o gás: Radiotelescópios, geralmente grandes matrizes como a matriz muito grande (VLA) ou o radiotelescópio de síntese de Westerbork (WSRT), são usados para mapear a intensidade e a velocidade radial da emissão de 21 cm HI em toda a galáxia. Isso fornece uma imagem detalhada da distribuição e cinemática do gás hidrogênio.
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Construção da curva de rotação: Assumindo uma órbita circular (uma aproximação razoável para grande parte do gás), a velocidade radial do gás a uma determinada distância do centro está diretamente relacionada à velocidade de rotação da galáxia nessa distância. Ao combinar dados de velocidade em vários raios, os astrônomos podem construir a curva de rotação, estendendo -os muito além da região visível na luz das estrelas.
Além de Hi 21 cm, outras técnicas podem contribuir, embora menos extensivamente além do raio óptico:
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gás molecular (CO): As moléculas de monóxido de carbono (CO) também são bons traçadores de gás, particularmente nas regiões mais densas das galáxias espirais. As observações das linhas de emissão de CO também podem ser usadas para inferir velocidades de rotação, embora normalmente em raios menores que o HI.
* Emissão de Hα: Embora associado principalmente às regiões de formação de estrelas, às vezes a emissão de Hα pode ser detectada em raios maiores, fornecendo informações de velocidade em certos casos.
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lente gravitacional: Em alguns casos, os efeitos da lente gravitacional da massa da galáxia em objetos de fundo podem ser usados para inferir a distribuição de massa e, portanto, a curva de rotação. Essa técnica, no entanto, é menos direta e depende de modelagem sofisticada.
É importante lembrar que estender a curva de rotação além do raio óptico depende da suposição de que o gás observado é um bom traçador da distribuição geral de massa. A discrepância entre as curvas de rotação observadas e as curvas de rotação previstas apenas a partir da matéria visível levou à postulação de matéria escura.
