Kiertokäyrä

Kiertokäyrä, tai rotation curve, on kuvaaja galaksin kiertävyydestä. Se esittää kappaleiden, kuten tähdistä tai kaasusta, orbital velocityn v(r) suhteessa etäisyyteen r galaksin keskustasta. Käytännössä kiertokäyrä kertoo, miten massan jakauma galaksissa vaikuttaa keskustasta kauempana olevien kappaleiden nopeuksiin.

Kiertokäyrän mittaaminen perustuu Doppler-tilan muutoksiin spektrissä. Optisten emission- ja absorptiospektreiden sekä radio- ja millimetrikaasutonta signaalia, kuten HI- ja CO-linjojen, avulla voidaan määrittää line-of-sight nopeudet eri rad varying-alueilla. Näin rakentuu v(r) kuvaaja galaksin kehän ulkoreunille asti. Kiertokäyrä voidaan tulkita massan M(< r) mukaan: v(r) ≈ sqrt(G M(< r) / r) useamman massan jakauman tapauksessa, erityisesti spherisesti tai diskikuvioituina massamäärityksinä.

Yleisesti spiralgalakseissa kiertokäyrä nousee ensin nopeasti keskustan alueella ja tasoittuu sitten suurille r-alueille. Tämä tasoittuva osa viittaa näkyvän massan lisäksi suureen, laajalle ulottuvaan pimeän aineen haloihin sekä mahdollisesti muuhun kivun dynamiikkaan. Kiertokäyrät ovat keskeisiä vahvistettaessa galaksien massajakaumaa ja tutkimaan vaihtoehtoisia gravitaatio-teoriota, kuten MOND:ia, sekä konventionaalista dark matter -mallia.

Historian näkökulmasta kiertokäyrien kokonaisvaltainen analyysi johti merkittäviin viittauksiin pimeän aineen olemassaoloon. Rubin, Ford ja Thonnard tekivät 1970-luvulla ja myöhemmin lisätyt havainnot vahvistivat pitkäikäisen vaikutuksen. Kiertokäyrät ovat edelleen keskeisiä työkaluja galaksien dynamiikan ja kosmisen massan tutkimuksessa.