{"id":"fizyka-2019-nowa-era-probna-rozszerzona/zad/15","paper_id":"fizyka-2019-nowa-era-probna-rozszerzona","number":"15","points":null,"ptype":"open","subject":"fizyka","category":"probna","year":2019,"month":null,"level":"rozszerzona","text":"Zadanie 15.\nTAJEMNICZA CIEMNA MATERIA\n[ ] Innymi obiektami, bardzo ważnymi w kontekście ciemnej materii, są galaktyki spiralne. Widoczna\nw nich materia (gwiazdy, gaz, pył) rotuje w płaszczyźnie dysku wokół centrum galaktyki. Galaktyki\ntakie przez teleskop widziane są jako płaskie, cienkie obiekty o pięknej, spiralnej strukturze. Można\nzmierzyć prędkość rotacji materii w galaktyce (wykorzystując efekt Dopplera) i sporządzić wykres\nzależności tej prędkości od odległości od centrum galaktyki. Wykres zależności jest krzywą rotacji\ngalaktyki, bardzo ważną dla badania jej dynamiki.\nW 1970 roku astronomowie Vera Rubin oraz W. Kent Ford zaobserwowali, że krzywa rotacji galaktyki\nspiralnej M31 jest w przybliżeniu płaska. Późniejsze obserwacje wykazały, że galaktyk o płaskiej\nkrzywej rotacji jest więcej. Dlaczego było to ważne i zaskakujące? Ponieważ, obserwując galaktyki\nspiralne, widzimy, że ich obszary centralne są bardzo jasne w porównaniu z obszarami znajdującymi się\nnieco dalej od centrum. To sugeruje, że materia w tych galaktykach powinna być skupiona w centrum,\na w związku z tym materia w zewnętrznych obszarach powinna poruszać się w przybliżeniu tak,\njakby znajdowała się już poza masą wytwarzającą pole grawitacyjne. Powinna więc mieć krzywą\nrotacji, w której prędkość zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości od centrum galaktyk, czyli jest\nkeplerowska. Natomiast płaska krzywa rotacji, czyli taka, w której prędkość nie zmienia się wraz\nz promieniem, sugerowała, że w galaktykach spiralnych powinna znajdować się materia nieświecąca\n- szczególnie dużo powinno być jej w zewnętrznych częściach tych galaktyk.\nRys. Schematyczne przedstawienie krzywych rotacji: B - krzywa rotacji płaska, obserwowana dla wielu galaktyk\nspiralnych; A - krzywa rotacji keplerowska, taka, jakiej oczekiwano na podstawie obserwacji jasności galaktyk\nJoanna Jałocha, Tajemnicza ciemna materia, „Neutrino” 31/2015","answer":null,"answer_text":null,"solution":null,"image":"img/fizyka-2019-nowa-era-probna-rozszerzona/zad-15.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":18,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":null,"text_source":"ocr","source_label":"Fizyka · Matura próbna · 2019 (rozszerzona)","subject_label":"Fizyka","category_label":"Matura próbna","text_html":"<p>Zadanie 15.<br>TAJEMNICZA CIEMNA MATERIA<br>[ ] Innymi obiektami, bardzo ważnymi w kontekście ciemnej materii, są galaktyki spiralne. Widoczna<br>w nich materia (gwiazdy, gaz, pył) rotuje w płaszczyźnie dysku wokół centrum galaktyki. Galaktyki<br>takie przez teleskop widziane są jako płaskie, cienkie obiekty o pięknej, spiralnej strukturze. Można<br>zmierzyć prędkość rotacji materii w galaktyce (wykorzystując efekt Dopplera) i sporządzić wykres<br>zależności tej prędkości od odległości od centrum galaktyki. Wykres zależności jest krzywą rotacji<br>galaktyki, bardzo ważną dla badania jej dynamiki.<br>W 1970 roku astronomowie Vera Rubin oraz W. Kent Ford zaobserwowali, że krzywa rotacji galaktyki<br>spiralnej M31 jest w przybliżeniu płaska. Późniejsze obserwacje wykazały, że galaktyk o płaskiej<br>krzywej rotacji jest więcej. Dlaczego było to ważne i zaskakujące? Ponieważ, obserwując galaktyki<br>spiralne, widzimy, że ich obszary centralne są bardzo jasne w porównaniu z obszarami znajdującymi się<br>nieco dalej od centrum. To sugeruje, że materia w tych galaktykach powinna być skupiona w centrum,<br>a w związku z tym materia w zewnętrznych obszarach powinna poruszać się w przybliżeniu tak,<br>jakby znajdowała się już poza masą wytwarzającą pole grawitacyjne. Powinna więc mieć krzywą<br>rotacji, w której prędkość zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości od centrum galaktyk, czyli jest<br>keplerowska. Natomiast płaska krzywa rotacji, czyli taka, w której prędkość nie zmienia się wraz<br>z promieniem, sugerowała, że w galaktykach spiralnych powinna znajdować się materia nieświecąca</p>\n<ul><li>szczególnie dużo powinno być jej w zewnętrznych częściach tych galaktyk.</li></ul>\n<p>Rys. Schematyczne przedstawienie krzywych rotacji: B - krzywa rotacji płaska, obserwowana dla wielu galaktyk<br>spiralnych; A - krzywa rotacji keplerowska, taka, jakiej oczekiwano na podstawie obserwacji jasności galaktyk<br>Joanna Jałocha, Tajemnicza ciemna materia, „Neutrino” 31/2015</p>","solutions":[]}