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Die Geschwindigkeitsdispersion ${\displaystyle \sigma }$ ist ein statistisches Maß für die Verteilung der Eigengeschwindigkeiten von Partikeln gegenüber einem gebundenen System. In der Astronomie wird die Geschwindigkeitsdispersion benutzt, um Galaxien zu charakterisieren: Spiralgalaxien haben eine kleine Dispersion von 10 bis 30 km/s, elliptische Galaxien eine Dispersion bis 400 km/s.

Berechnung

Bei der Berechnung geht man davon aus, dass sich das Spektrum der Galaxie durch das Spektrum eines einzelnen Sterns ermitteln lässt, sofern das nach Luminosität gewichtete Mittel der ganzen Galaxie betrachtet wird. Zusätzlich sollte die Verteilung der Geschwindigkeiten entlang der Sichtlinie einer Gaußverteilung folgen. Dann wird das Spektrum des einzelnen Sterns so weit verschoben, bis die Absorptionslinien mit denjenigen der Galaxie übereinstimmen. Aus der Radialgeschwindigkeit des Einzelsterns kann dann auf diejenige der Galaxie geschlossen werden. Das Spektrum des Einzelsterns wird mit einer Gaußfunktion der Breite ${\displaystyle \sigma }$ gefaltet. Der Wert von ${\displaystyle \sigma }$ bei der besten Übereinstimmung ergibt die Geschwindigkeitsdispersion.

Bedeutung in der Astronomie

Aus der Geschwindigkeitsdispersion der Sterne im Zentrum der Milchstraße σ=100 km/s[1] kann auf die Existenz und die Masse des zentralen Schwarzen Loches geschlossen werden[2]. Die relativ hohe Rotationsgeschwindigkeit in den äußeren Spiralarmen mit kleiner Dispersion liefert einen Hinweis auf Dunkle Materie (vgl. Rotationskurve).

Hat eine Gruppe von Sternen gleichen Typs die gleiche Geschwindigkeitsdispersion wie andere Sterne eines Sternhaufens oder eine Galaxie, kann somit auf die physische Zugehörigkeit dieser Sterngruppe zum Sternhaufen oder Galaxie geschlossen werden – z. B. verwendet für die Zuordnung von Braunen Zwergen.

Quellen

• Anleitung zur Berechnung der Geschwindigkeitsdispersion
• H.-Röser, W. Tscharnuter, Abriss der Astronomie, Weinheim 2012, S. 495
• K.L. Luhman, in: Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 2012, Palo Alto 2012, S. 65f

Siehe auch

• Faber-Jackson-Relation: Zusammenhang zwischen Geschwindigkeitsdispersion und Luminosität einer Galaxie

Einzelnachweise

1. Scott Tremaine et al., Astrophys.J.574:740-753,2002, The slope of the black-hole mass versus velocity dispersion correlation, https://arxiv.org/abs/astro-ph/0203468
2. Benjamin L. Davis, Alister W. Graham, Marc S. Seigar, Astrophys.J.574:740-753,2002, Updating the (Supermassive Black Hole Mass) - (Spiral Arm Pitch Angle) Relation: A Strong Correlation for Galaxies with Pseudobulges, https://arxiv.org/abs/1707.04001

На других языках

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- [de] Geschwindigkeitsdispersion

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[ru] Дисперсия скоростей

Дисперсия скоростей (σ) — это статистический разброс величин скорости около среднего значения для группы объектов, такой как рассеянное звёздное скопление, шаровое звёздное скопление, галактика, скопление или сверхскопление галактик. При измерении лучевых скоростей объектов в группе можно оценить дисперсию скоростей и на основе неё получить массу данной группы объектов, применив теорему вириала[1]. Лучевые скорости можно определить по допплеровскому смещению спектральных линий. Центральная дисперсия скоростей относится к величине дисперсии в центральной области протяжённого объекта, такого как скопление или галактика.

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