Special Edition: Wrong speeds|Edición especial: Velocidades erróneas|Speciale Edition: Vera Rubin|Edizione Speciale: Velocità errate

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Comic Transcript

Panel 1.
Alkina: Dr. Rubin, did you study galaxy clusters like Fritz Zwicky?
Vera: No, I studied individual galaxies, not galaxy clusters.

Panel 2.
Vera: With Kent Ford’s spectrometer, I measured the orbital velocities of stars within galaxies. We all expected to find slower stars as we looked farther out from the galaxies’ centers.
Epo: Because objects that are farther from a central mass should have slower orbital velocities.
Vera: Right, as per Kepler’s 3rd law of planetary motion and Newton’s Law of Universal Gravitation. But we didn’t find that.

Panel 3.
Vera: What we found was that the outer stars were traveling just as fast as the inner stars.
Alkina: If they were going that fast, wouldn’t they fly out of the galaxy!?

Panel 4.
Vera: Yes, at their velocities they should escape the gravitational pull of the galaxy. But they don’t. Which means there is more mass in galaxies, and around galaxies, which is keeping the stars in the galaxies. But we can’t see it…it’s dark matter.

What does it mean?

Kepler’s 3rd law of planetary motion – The square of the period (P) of an object’s orbit is proportional to the cube of the semi-major axis (a) of that orbit. Mathematically, this can be represented as P2 ∝ a3. Kepler discovered this law by studying the motions of the planets around the Sun, but it is a fundamental law that can be derived from Newton’s Law of Gravitation.

Newton’s Law of Universal Gravitation – Two objects with masses m1 and m2 that have a distance r between their centers attract each other with a force equal to (G*m1*m2)/r2. The Universal Gravitational Constant, G,
is equal to 6.672×10-11Nm2/kg2 in SI units.

In human speak please!

Vera Rubin studied the orbital velocities of stars in galaxies. Kepler’s and Newton’s laws predicted that a star at the edge of a galaxy should move more slowly around the center mass of the galaxy than stars that were closer. But even accounting for all the visible mass in galaxies, Dr. Rubin repeatedly found that the distant stars were orbiting at speeds comparable to those near the center of the galaxy.

This was the case for every galaxy Dr. Rubin looked at, and has been confirmed by many other astronomers since her initial discoveries. The implication of these findings is that not only do galaxies contain more mass than can be seen, but the invisible mass resides far outside of the visible portion of the galaxy.

Putting Kepler’s Third Law and Newton’s Law of Gravitation together leads to the curve labeled as A in the figure below, with the more distant stars having lower velocities. But this is not what is seen in galaxies. Instead, the velocity remains constant out as far as stars can be seen. Line B is what is actually seen – distant stars have nearly the same velocity as closer stars.

galatic rotation curve

Multimedia? Yep, we’ve got it right here!

Vera Rubin explains the discovery of dark matter (Part 1). Source: The Astronomers TV Series.

Vera Rubin explains the discovery of dark matter (Part 2). Source: The Astronomers TV Series.

Kepler’s Laws of Planetary Motion – Animation of Kepler’s Laws in various file formats.

Carl Sagan explains Kepler’s laws of planetary motion. Source: Cosmos TV Series.

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¡Un episodio nuevo cada lunes!

Transcripción de Comic

Pánel 1.
Alkina: Dra. Rubin, ¿usted estudió las galaxias como Fritz Zwicky?
Vera: No, yo estudié galaxias individuales no cúmulos de galaxias.

Pánel 2.
Vera: Con la ayuda del spectrómetro de Kent Ford medí las velocidades orbitales de las estrellas dentro de ciertas galaxias. Todos esperábamos encontrar que las estrellas se moverían más lentamente conforme uno se aleja del centro de la galaxia.
Epo: Ya que los objetos que se encuentran más alejados del centro de masa deberían tener velocidades orbitales más bajas.
Vera: Así es, como lo describen la 3era ley de Kepler y la Ley de gravitación universal de Newton. Pero no encontramos eso.

Pánel 3.
Vera: Lo que observamos es que las estrellas en las afueras estaban viajando tan rápido como las estrellas centrales.
Alkina: Si viajaban así de rápido, ¿no saldrían expulsadas de la galaxia?

Pánel 4.
Vera: Sí, a tales velocidades deberían haberse escapado de la atracción gravitacional de la galaxia. Pero eso no pasa. Lo que significa que hay más masa dentro de la galaxia, y alrededor de las galaxias, que mantiene a las estrellas adentro. Pero como no la podemos ver… es materia oscura.

¿Qué significa eso?

Tercera ley de Kepler sobre el movimiento de los planetas – Dice que el cuadrado del periodo orbital (P) es proporcional al cubo del semieje mayor (a) de la órbita. Matemáticamente, esta relación es P2 ∝ a3. Kepler descubrió esta ley estudiando el movimiento de los planetas alrededor del Sol, pero es una ley fundamental que puede ser derivada de la Ley de gravitación universal de Newton.

Ley de gravitación universal de Newton – Dice que dos objetos de masas m1 y m2 cuyos centros están a una distancia (r) se atraen el uno al otro con una fuerza igual a (G*m1*m2)/r2. La constante de gravitación universal (G) es igual a
6.672×10-11Nm2/kg2 en unidades SI.

¡En nuestra lengua por favor!

Vera Rubin estudió las velocidades orbitales de las estrellas dentro de galaxias. Las leyes de Kepler y de Newton predicen que una estrella en la orilla de la galaxias se moverá más lentamente alrededor del centro de masa de la galaxia que estrellas más cercanas. Pero aún tomando en cuenta toda la masa visible en una galaxia, Dra. Rubin encontró en repeditas ocasiones que las estrellas distantes orbitaban a velocidades comparables a aquellas cerca del centro de la galaxia.

Todas las galaxias observadas por Dra. Rubin se comportan de la misma manera, y estas observaciones han sido confirmadas por muchos astrónomos desde su descubrimiento inicial. La implicación de estos hallazgos es que no solo hay más masa además de la que se puede ver, pero que la masa invisible se encuentra lejos la porción visible de la galaxia.

Utilizando tanto la tercera ley de Kepler como la ley de gravitación de Newton, el movimiento de la galaxia sería descrito por la línea A en la gŕafica mostrada abajo, donde las estrellas más distantes tienen velocidades más bajas. Pero este no es el movimiento observado. En realidad, la velocidad se mantiene constante tan lejos como podemos ver estrellas. La línea B describe lo que vemos, donde las estrellas cercanas tienen casi la misma velocidad que las estrellas lejanas al centro de masa de la galaxia.

galatic rotation curve

¿Multimedia? Sí, ¡aquí la tenemos!

Vera Rubin explica el descubrimiento de la materia oscura (parte 1, en inglés). Referencia: Serie televisiva ‘The Astronomers’

Vera Rubin explica el descubrimiento de la materia oscura (parte 2, en inglés). Referencia: Serie televisive ‘The Astronomers’

Kepler’s Laws of Planetary Motion – Esta es una animación de las leyes de Kepler en varios formatos.

Carl Sagan explica las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario (en inglés). Referencia: Serie televisiva ‘Cosmos’

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Nouvel épisode chaque lundi!

Transcription comique

Panel 1.
Alkina: Dr Rubin, avez-vous étudié les amas de galaxies, comme Fritz Zwicky?
Vera: Non, j’ai étudié les galaxies individuelles, pas les amas.

Panel 2.
Vera: Avec le spectromètre de Kent Ford, j’ai mesuré les vitesses orbitales des étoiles dans les galaxies. Nous nous attendions tous à trouver des étoiles plus lente en observant plus loin des centres des galaxies.
Epo: Parce que les objets qui sont plus loin d’une masse centrale devrait avoir une vitesse orbitale plus lente.
Vera: Exact, comme le dit la 3ème loi de Kepler du mouvement des planètes et la loi de Newton sur la gravitation universelle. Mais nous n’avons pas trouvé cela.

Panel 3.
Vera: Nous avons constaté que les étoiles extérieures se déplaçaient aussi vite que les étoiles prés du centre.
Alkina: Si elles allaient si vite, ne devraient-elles pas s’envoler hors de la galaxie!?

Panel 4.
Vera: Oui, à leurs vitesses elles devraient échapper à l’attraction gravitationnelle de la galaxie. Mais ce n’est pas le cas. Ce qui signifie qu’il y a plus de masse dans les galaxies, et autour des galaxies, qui maintient les étoiles dans les galaxies. Mais nous ne pouvons pas la voir … c’est la matière noire.

Qu’est ce que cela signifie?

La 3ème loi de Kepler sur le mouvement planétaire – Le carré de la période (P) de l’orbite d’un objet est proportionnelle au cube du demi grand axe (a) de cette orbite. Mathématiquement, cela peut être représentée comme P2 ∝ a3. Kepler a découvert cette loi en étudiant les mouvements des planètes autour du Soleil, mais c’est une loi fondamentale qui peut être dérivée de la loi de Newton sur la gravitation.

Loi de Newton sur la gravitation universelle – Deux objets de masse m1 et m2 qui ont une distance r entre leurs centres s’attirent avec une force égale à (G*m1*m2)/r2. La constante de la gravitation universelle, G, est égale à
6.672×10-11Nm2/kg2 en unités SI.

En langage courant!

Vera Rubin a étudié les vitesses orbitales des étoiles dans les galaxies. Les lois de Kepler et Newton prédisent que les étoiles à l’extrémité d’une galaxie devraient se déplacer plus lentement que les étoiles qui sont plus proches du centre de masse de la galaxie Mais même en tenant compte de toute la masse visible dans les galaxies, Dr Rubin a plusieurs fois constaté que les étoiles en orbite lointaines se déplaçaient à des vitesses comparables à celles près du centre d’une galaxie.

Ce fut le cas pour chaque galaxie observé par Dr Rubin, et cela a été confirmé par de nombreux autres astronomes depuis sa découverte initiale. L’implication de ces résultats est que non seulement les galaxies contiennent plus de masse qui ne peut être vue, mais la masse invisible semble résider loin à l’extérieur de la partie visible de la galaxie.

Lorsque l’on assemble la troisième loi de Kepler et la loi de Newton sur la gravitation on obtient la courbe appelée A dans la figure ci-dessous, avec les étoiles les plus lointaines ayant des vitesses plus faibles. Mais ce n’est pas ce qui est observé dans les galaxies. Au lieu de cela, la vitesse reste constante aussi loin que les étoiles peuvent être observées. La ligne B est ce que l’on voit- les étoiles lointaines ont presque la même vitesse que les étoiles plus près.

galatic rotation curve

Multimédia? Nous avons ça ici!

Vera Rubin explique la découverte de la matière noire (Partie 1). Source: La série télé Les astronomes.

Vera Rubin explique la découverte de la matière noire (Partie 2). Source: La série télé Les astronomes.

Kepler’s Laws of Planetary Motion – Animation des lois de Kepler en divers formats audiovisuel.

Carl Sagan explique les lois de Kepler sur le mouvement planétaire. Source: Série télé Cosmos.

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Un nuovo episodio ogni Lunedi!

Trascrizione del fumetto

Quadro 1.
Alkina: Dott.ssa Rubin, hai studiato gli ammassi di galassie come Fritz Zwicky?
Vera: No, ho studiato le singole galassie, non gli ammassi di galassie.

Quadro 2.
Vera: Con lo spettrometro di Kent Ford, ho misurato la velocità orbitale delle stelle nelle galassie. Noi tutti ci aspettavamo di trovare stelle più lente, guardando lontano dal centro delle galassie.
Epo: Gli oggetti che sono più lontani rispetto ad una massa centrale dovrebbero avere velocità orbitali più lente.
Vera: Giusto, per la terza legge di Keplero sul moto dei pianeti e la legge di Newton sulla Gravitazione Universale. Ma noinon abbiamo trovato questo.

Quadro 3.
Vera: Quello che abbiamo scoperto è che le stelle esterne viaggiavano alla stessa velocità delle le stelle più interne.
Alkina: Se vanno così veloce, non volano fuori della galassia!?

Quadro 4.
Vera: Sì, con quella velocità dovrebbero sfuggire all’attrazione gravitazionale della galassia. Ma non è così. Questo significa che nelle galassie, e intorno alle galassie, c’è più massa di quello che si vede e questa massa sta mantenendo le stelle nelle galassie. Noi non la vediamo … è la materia oscura.

Cosa significa?

3a legge di Keplero sul moto planetario – Il quadrato del periodo (P) dell’orbita di un oggetto è proporzionale al cubo del semiasse maggiore (a) di tale orbita. Matematicamente, questo può essere rappresentato come P2 ∝ a3. Keplero scoprì questa legge studiando il moto dei pianeti attorno al Sole, ma è una legge fondamentale che può essere ricavata dalla legge della gravitazione di Newton.

Legge della Gravitazione Universale di Newton – Due oggetti di massa M1 e M2 che hanno una distanza r tra i loro centri si attraggono con una forza pari a (G*M1*M2)/r2. La costante di gravitazione universale, G, è pari a
6,672×10-11Nm2/kg2 in unità SI.

Nella nostra lingua per favore!

Vera Rubin ha studiato la velocità orbitale delle stelle nelle galassie. Le leggi di Keplero e di Newton prevedono che una stella ai margini di una galassia dovrebbe muoversi più lentamente intorno al centro di massa della galassia rispetto alle stelle che sono più vicine al centro. Ma anche tenendo conto di tutta la massa visibile nella galassia, la Dott.ssa Rubin ha ripetutamente rilevato che le stelle lontane orbitavano con velocità paragonabile a quella delle stelle in prossimità del centro della galassia.

Questo è stato per tutte le galassie che la Dott.ssa Rubin ha osservato, ed è stato confermato da molti altri astronomi. L’implicazione di queste scoperte è che non solo le galassie contengono più massa di quella visibile, ma che la massa invisibile si trova molto al di fuori della zona visibile della galassia.

Mettere insieme la terza legge di Keplero e la legge di gravitazione di Newton conduce alla curva etichettata come A nella figura qui sotto, con le stelle più distanti che hanno una velocità minore. Ma non è questo ciò che si vede nelle galassie. La velocità rimane invece costante fino a dove si vedono le stelle. La linea B si riferisce a quello che si vede in realtà – le stelle lontane hanno quasi la stessa velocità delle stelle più vicine.

galatic rotation curve

Multimedia? Certo, l’abbiamo qui!

Vera Rubin spiega la scoperta della materia oscura (Parte 1). Fonte: La Serie TV Gli Astronomi.

Vera Rubin spiega la scoperta della materia oscura (Parte 2). Fonte: La Serie TV Gli Astronomi.

Kepler’s Laws of Planetary Motion – Animazione delle leggi di Keplero in vari formati di file.

Carl Sagan, spiega le leggi di Keplero sul moto dei pianeti. Fonte: Serie TV Cosmos.

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