Lima Kasus yang Disederhanakan:
Satu Komponen dalam Satu Waktu

Lima geometri, lima tanda rotasi yang berbeda

Untuk massa total yang sama ($10^{10}\,M_\odot$ untuk komponen bintang, $1.33 \times 10^{9}\,M_\odot$ untuk kasus gas) dan ukuran piringan referensi yang sama $R_d = 2$ kpc:

Tonjolansaja mencapai puncaknya pada $V \kira-kira 127$ km/detik di dekat $R = 1$ kpc dan menurun dengan tajam – tanda tangan yang paling terpusat.

Piringan tipis saja mencapai $V \kira-kira 212$ km/detik pada $R = 8$-$10$ kpc dan tetap datar setelahnya.

Piringan tebal saja mencapai kecepatan yang sama dengan $V \kira-kira 208$ km/detik tapi lebih lambat, dengan perpindahan maksimum ke jari-jari yang lebih besar.

Cincin gas saja, yang hanya membawa $\sim 13\%$ dari skala massa bintang, mencapai puncaknya pada $V \kirakira 60$ km/detik – tidak terlalu besar tapi memanjang.

Lengan spiral saja (10% kelebihan massa dengan kernel yang lebih sempit) menghasilkan kurva yang sangat mirip dengan piringan tipis tapi sedikit lebih curam pada jarak menengah (R) dan menurun lebih cepat pada jarak yang lebih jauh (R).

Tonjolan tersebut menghasilkan kenaikan kecepatan yang tajam: dari $V_\text{tot} \sekitar 117 km/detik pada $R = 0,5 kpc hingga maksimum $V \ sekitar 127 km/detik pada $R = 1 kpc, kemudian menurun dengan stabil. Medan gelombang menjadi jenuh pada $R \kira-kira 5$ kpc – di luar itu, $M_\text{gelombang}$ berhenti tumbuh. Ini adalah ciri khas distribusi 3D dengan panjang koherensi yang sangat pendek ($ell_b = 0,41$ kpc): medan sangat kuat pada jarak pendek dan secara eksponensial ditekan lebih jauh. Tonjolan murni tidak dapat mempertahankan kurva rotasi yang datar; tonjolan ini membutuhkan pendamping berskala piringan.

Piringan tipis menghasilkan kurva rotasi yang paling panjang: naik dengan mulus dari $V \approx 100$ km/detik pada $R = 1$ kpc ke $\sim 212$ km/detik pada $R = 8$ kpc, kemudian tetap datar hingga $R = 15$ kpc. Massa medan gelombang terus bertambah dengan mantap karena $\ell_\text{thin} = 6,34$ kpc memungkinkan koherensi pada seluruh piringan. Ini adalah komponen dominan untuk sebagian besar galaksi piringan, yang menghasilkan ciri khas kurva rotasi datar.

Dengan massa total yang sama yang didistribusikan pada skala yang lebih besar, piringan tebal menghasilkan kurva kenaikan yang lebih lambat dan mencapai puncak yang sedikit lebih rendah ($V \kira-kira 208$ km/detik pada $R = 10$ kpc). Panjang koherensi yang lebih panjang $ell_text{thick} = 9,51$ kpc membuat medan gelombang tetap aktif pada jari-jari yang lebih besar – kurva menurun hampir tak terlihat antara $R = 10$ dan $R = 15$ kpc. Di galaksi nyata, piringan tebal hanya membawa sekitar 25 % massa bintang, sehingga kontribusinya juga termodulasi.

Meskipun hanya membawa $\sim 13\%\$ dari skala massa bintang pada kasus 1-3, cincin gas menghasilkan kontribusi rotasi yang terukur: $V \kira-kira 60$ km/detik pada $R\ yang besar. Kurva naik dengan lembut (tidak ada puncak pusat – lubang pusat menekan kontribusi bagian dalam) dan terus menanjak hingga mencapai jari-jari terbesar karena adanya koherensi yang panjang $\ell_\text{gas} = 10,78$ kpc. Komponen gas sangat penting untuk membentuk kurva rotasi luar, terutama di galaksi-galaksi yang kaya akan gas, di mana komponen ini bisa mencapai sebagian besar dari total medan gelombang.

Komponen lengan spiral memiliki geometri piringan tipis tetapi dengan kernel yang lebih sempit $\ell_\text{arm} = 4.0$ kpc. Hasilnya adalah kurva rotasi yang sangat mirip dengan piringan tipis pada $R \lesssim 6$ kpc – sedikit kurang efisien pada $R rendah, sama efisiennya pada $R menengah – tetapi menurun secara nyata lebih cepat pada $R > 10$ kpc. Panjang koherensi yang lebih pendek mencerminkan konsentrasi azimuthal lengan: lengan menghasilkan medan gelombang lokal yang kuat tetapi tidak dapat mempertahankan koherensi pada seluruh piringan. Dalam galaksi yang sesungguhnya, lengan-lengan tersebut hanya membawa 10 % massa piringan tipis, jadi kontribusinya kecil tapi jelas.