Galaxy Rotation Curve · Dark Matter — KP Science simulation

โหมดการหมุน

Kepler: v = √(GM/r) · ขอบช้า
Flat: v คงที่ที่ขอบ (เพราะ DM)
เทียบ: ครึ่งบน Kepler · ครึ่งล่าง Flat

พารามิเตอร์

มวลที่เห็น

DM Halo %

ความเร็ว 1.0×

จำนวนดาว 240

กราฟ Rotation Curve

— ส้ม: โหมดที่เลือก | ฟ้า: Keplerian (ทำนาย) | เขียว: Observed

v ที่ขอบ—

v ที่กึ่งกลาง—

M รวม (visible+DM)—

% DM ของ M รวม—

📐 Galaxy Rotation Curve · หลักฐานชิ้นแรกของ Dark Matter

การทำนายของ Newton + Kepler

v(r) = √(GM(<r)/r) — ดาวขอบนอกควรหมุนช้ากว่าดาวกลาง

ถ้ามวลทั้งหมดของกาแล็กซีกระจุกอยู่ตรงกลาง (ดาวสว่าง + gas) ความเร็วการหมุนที่ขอบนอก r ใหญ่ ๆ ควรลดลงตาม 1/√r เหมือนการโคจรของดาวเคราะห์ (ดาวพลูโตช้ากว่าดาวพุธ)

v(r) = √(GM/r) | ที่ r ใหญ่ → v ลดลง

สิ่งที่ Vera Rubin สังเกต (1970s)

กราฟแบน (flat curve) — ดาวขอบนอกหมุน เร็วเท่ากับ ดาวกลาง

Vera Rubin วัด rotation curve ของ Andromeda (M31) และอีก ~60 กาแล็กซี พบว่า v(r) ≈ คงที่ ที่ r ใหญ่ ตรงข้ามกับการทำนาย — ต้องมี มวลที่มองไม่เห็น ขนาดมหาศาลกระจายเป็น halo รอบกาแล็กซี

v(r) ≈ const → M(<r) ∝ r → ρ(r) ∝ 1/r²

Dark Matter Halo

NFW profile — ρ(r) = ρ₀ / [(r/rs)(1 + r/rs)²]

มวลของ Dark Matter ใน Milky Way ≈ 5-10 เท่า ของมวลที่เห็น (ดาว + gas) Halo ใหญ่กว่า disc มาก (~200 kpc vs ~30 kpc) ยังไม่รู้ว่า DM เป็นอนุภาคชนิดใด — WIMP, Axion, Sterile neutrino?

M_DM ≈ 1 × 10¹² M☉ | M_visible ≈ 1 × 10¹¹ M☉ | M_DM / M_total ≈ 85% (ในกาแล็กซี)

หลักฐานเสริม

Dark Matter ไม่ใช่แค่ rotation curve

1. Gravitational lensing ของ Bullet Cluster — DM แยกจาก gas
2. Acoustic peaks ของ CMB (Planck 2018) — Ω_DM = 0.265 ± 0.013
3. Structure formation simulation — ต้องมี DM ก่อตัว galaxy filaments