Relación Tully-Fisher

En la astronomía, Tully-Fisher relation ()TFR) es una relación empírica entre la masa o luminosidad intrínseca de una galaxia espiral y su velocidad de rotación asintotica o anchura de línea de emisión. Fue publicado por primera vez en 1977 por los astrónomos R. Brent Tully y J. Richard Fisher. La luminosidad se calcula multiplicando el brillo aparente de la galaxia por ${displaystyle 4pi d^{2}$, donde ${displaystyle d}$ es su distancia de la Tierra, y el ancho de línea espectral se mide utilizando espectroscopia de larga distancia.

Existen varias formas diferentes de TFR, dependiendo de qué medidas precisas de masa, luminosidad o velocidad de rotación se tomen para relacionar. Tully y Fisher utilizaron luminosidad óptica, pero trabajos posteriores demostraron que la relación era más estrecha cuando se definía usando radiación de microondas a infrarroja (banda K) (un buen indicador de la masa estelar), y aún más estrecha cuando la luminosidad es reemplazada por la luminosidad de la galaxia. masa bariónica total (la suma de su masa en estrellas y gas). Esta última forma de relación se conoce como relación bariónica Tully-Fisher (BTFR) y establece que la masa bariónica es proporcional a la velocidad elevada a aproximadamente 3,5–4..

El TFR se puede utilizar para estimar la distancia a las galaxias espirales permitiendo que la luminosidad de una galaxia se derive de su ancho de línea directamente medible. Luego se puede encontrar la distancia comparando la luminosidad con el brillo aparente. Por tanto, el TFR constituye un peldaño de la escala de distancias cósmicas, donde se calibra utilizando técnicas de medición de distancias más directas y se utiliza a su vez para calibrar métodos que se extienden a distancias mayores.

En el paradigma de la materia oscura, la velocidad de rotación de una galaxia (y por lo tanto el ancho de la línea) está determinada principalmente por la masa del halo de materia oscura en el que vive, lo que hace que la TFR sea una manifestación de la conexión entre lo visible y lo oscuro. masa de materia oscura. En la dinámica newtoniana modificada (MOND), el BTFR (con un índice de ley de potencia exactamente 4) es una consecuencia directa de la ley de la fuerza gravitacional efectiva a baja aceleración.

Los análogos de la TFR para galaxias sin soporte rotacional, como las elípticas, se conocen como relación de Faber-Jackson y plano fundamental.