¿Por qué no se acumula la materia oscura?

Cuando una nube de gas ordinario se contrae bajo su propia gravedad, sus átomos y moléculas chocan. Estas colisiones hacen que esos átomos y moléculas reboten y cambien de dirección al azar. Por lo tanto, el movimiento interno masivo se transforma en movimiento aleatorio; en otras palabras, calor. A medida que este calor se irradia, la temperatura de la nube de gas disminuye, al igual que su presión como consecuencia, y la nube puede continuar contrayéndose.

En el modelo cosmológico predominante, la materia oscura es fría / sin colisión. Sus partículas no chocan. Entonces, cuando tienes una nube de materia oscura que se contrae bajo la gravedad propia, nada ralentiza esas partículas; aceleran a medida que se acercan, pero pasan y continúan, desacelerando a medida que retroceden el uno del otro después del acercamiento más cercano. Finalmente, a medida que algunas partículas caen hacia adentro mientras otras partículas vuelan hacia afuera, se logra un equilibrio (determinado por el teorema virial) y el halo no se contrae más.

En primer lugar, Dark Matter solo tiene una atracción gravitacional muy débil, pero lo más importante es que no interactúa con el campo electromagnético.
La materia ordinaria (bariónica) se agrupa en estrellas y planetas no tanto por la gravedad sino porque puede irradiar calor. Una nube de gas coalescente, por ejemplo, genera calor por la fricción entre sus moléculas (se golpean entre sí y chocan y disminuyen la velocidad) y, a medida que se hace más pequeña, gira más rápido debido a la conservación de la energía, lo que también genera más calor. Si no pudiera irradiar ese calor, el calor evitaría que se uniera más. Solo al perder energía en forma de calor (radiación electromagnética) puede continuar reduciéndose y volverse más denso.

Se cree que Dark Matter no interactúa consigo mismo, excepto gravitacionalmente, sus partículas constituyentes no se “ golpean ” entre sí, simplemente pasan y continúan su camino, solo un poco más lento por su débil atracción gravitacional. Pero la gravedad por sí sola no es suficiente para hacer que se agrupen.

Por lo general, se considera que la materia oscura interactúa muy débilmente, casi, pero no solo, a través de interacciones gravitacionales, precisamente para que no se agrupe de la misma manera que la materia bariónica ordinaria.

Interactuar débilmente significa interactuar solo por una interacción de corto alcance mucho más débil que la fuerza electromagnética, como la interacción débil.

La materia bariónica en el universo, que consiste principalmente en protones y núcleos de helio, está casi totalmente cargada eléctricamente, por lo que interactúa por las interacciones electromagnéticas, que son fuertes en relación con la gravedad y el largo alcance, es por eso que se acumula tanto como lo hace.

Las interacciones electromagnéticas permiten que las nubes de materia colapsen a medida que se unen más gravitacionalmente mediante la emisión de energía en forma de radiación electromagnética, y esa es, por supuesto, la razón por la que la materia ordinaria es visible, en lugar de ser oscura: emite luz.

Si las nubes de materia bariónica no tuvieran interacciones electromagnéticas, entonces no colapsarían de la misma manera: el colapso sería un proceso mucho más lento, ya que a medida que una nube de gas colapsa bajo su propia gravedad, también se calienta debido a la conservación de energía, que a su vez retrasaría el colapso si el calor no pudiera ser irradiado.

La materia oscura bariónica, que se agruparía como estrellas, pero en escalas demasiado pequeñas para que se inicie la fusión, se ha propuesto anteriormente en forma de MACHO, pero estos objetos oscuros compactos deberían haber llevado a eventos de micro-lentes gravitacionales, que han sido buscado pero no observado en cantidades suficientes para explicar la masa teóricamente faltante.

Esta propiedad de interactuar débilmente es necesaria si la materia oscura es para el trabajo que teóricamente se requiere y tampoco es fácilmente observable.

Ese trabajo es proporcionar la masa faltante que explicaría las curvas de rotación de las galaxias espirales sin violar la gravitación newtoniana en la escala de longitud de una galaxia, y en escalas más grandes para explicar el exceso de energía cinética en los cúmulos y supercúmulos de galaxias aparentemente gravitacionalmente unidos.

Ciertamente, las partículas de materia oscura no pueden tener una carga eléctrica como, por ejemplo, un protón, o la materia oscura sería fácilmente observable.

Sin embargo, nadie sabe exactamente qué es la materia oscura, o si la cadena de razonamiento que lleva a las personas a creer firmemente que existe es completamente correcta …

No estoy seguro de dónde sacaste la idea de “en gran medida homogénea”. Si se trata de mapas de materia oscura, estas simulaciones generalmente son a gran escala y no son capaces de decirnos si la materia oscura involucrada está localmente agrupada o no (solo que cierta cantidad de ella reside en un espacio de cierto volumen).

Quizás empíricamente ahora tenemos suficientes estadísticas sobre eventos de lentes gravitacionales, y recuentos de binarios astrométricos (esas estrellas observadas en órbita sin compañía visible conocida) para hacer una estimación superior o inferior de la materia oscura “agrupada”.

Tenga en cuenta que si se agrupa como la materia ordinaria del big bang, la gran mayoría podría (debería) existir como grandes super-racimos oscuros en los vacíos que vemos actualmente entre los super-grupos visibles; es decir, solo una pequeña porción puede terminar interactuando muy cerca de la materia ordinaria (es decir, dentro de nuestra galaxia)

Lo que dice es que la partícula de materia oscura no interactúa a través del electromagnetismo (simplemente porque es eléctricamente neutral / tiene carga eléctrica cero) ni a través de la fuerte interacción nuclear (que es cómo los núcleos absorben los neutrones). Eso deja solo la débil interacción nuclear y la gravedad. La interacción nuclear débil, como era de esperar, es débil.

Partículas masivas que interactúan débilmente

Su nombre proviene del hecho de que obtener la abundancia correcta de materia oscura hoy en día a través de la producción térmica requiere una sección transversal de autoaniquilación de
, que es más o menos lo que se espera de una nueva partícula en el rango de masa de 100 GeV que interactúa a través de la fuerza de electrodepresión . Esta aparente coincidencia se conoce como el “milagro WIMP”. Porque supersimétrico Las extensiones del modelo estándar de la física de partículas predicen fácilmente una nueva partícula con estas propiedades, un socio supersimétrico estable ha sido durante mucho tiempo un candidato principal de WIMP. [1]

Partícula supersimétrica más ligera

Es poco probable que el LSP sea un wino cargado, higgsino cargado, slepton , sneutrino , gluino , squark o gravitino, pero lo más probable es que sea una mezcla de higgsinos neutros, bino y winos neutros, [1] es decir, un neutralino . En particular, si el LSP se cargara (y es abundante en nuestra galaxia), tales partículas habrían sido capturadas por el campo magnético terrestre y formarían átomos pesados ​​similares al hidrógeno. [2] Las búsquedas de hidrógeno anómalo en el agua natural [3], sin embargo , no han tenido evidencia de tales partículas y, por lo tanto, imponen restricciones severas a la existencia de un LSP cargado.

No estamos seguros, porque no conocemos la naturaleza de la materia oscura. Pero en el modelo más popular, donde la materia oscura está compuesta de WIMP pesados, la explicación es que las partículas de materia oscura interactúan débilmente no solo con la materia normal, sino también entre ellas. Debido a eso, rara vez chocan entre sí. La materia normal se agrupa porque sus partículas chocan e irradian un exceso de energía en el proceso. Esto les permite unirse en lugar de volar lejos el uno del otro. Los WIMP no chocan, e incluso cuando lo hacen, no irradian.

El agrupamiento es una característica de la materia que redistribuye la energía cinética y potencial mediante “colisiones” o interacciones de campo electromagnético. La materia oscura no interactúa con el campo electromagnético (por lo tanto, es transparente en lugar de oscuro), por lo que no forma grumos ni evoluciona hacia un disco giratorio como lo hace la materia bariónica.

Hasta donde sabemos, Dark Matter interactúa solo a través del campo gravitacional y, posiblemente, a través de la Fuerza Débil. Por lo tanto, permanece en órbita elíptica sobre el centro de gravedad hasta que otro campo gravitacional se acerque lo suficiente como para ser significativo.

Algunos físicos ahora especulan que la energía oscura y la masa que se ha conjurado para explicar por qué el universo no se comporta como debería a gran escala es un callejón sin salida.

En cambio, el universo se comporta mal, algunos sugieren, debido a la influencia de las fuerzas gravitacionales de universos paralelos que yacen apilados como panqueques en todos los lados del nuestro.

Si es cierto, si un modelo matemático puede ser elaborado de acuerdo con tal punto de vista, entonces estas personas podrían estar haciendo algo importante.

Creo que pronto se publicarán algunos artículos que describan esta conjetura con más detalle. No estoy conectado a los jugadores lo suficiente como para saber cuánto ha avanzado el desarrollo de esta vista.

Viktor y David ya lo entendieron bien, no hay mucho que pueda decir que no suene como una nueva redacción de sus respuestas.

El punto central de la hipótesis de la materia oscura (y todavía es una hipótesis) es que la materia oscura interactúa solo a través de la gravedad. El “agrupamiento” generalmente requiere la interacción electromagnética.

Es decir, nunca he oído hablar de aglomeraciones debido a ninguna interacción que no sea electromagnética.

Como ya se mencionó, también existe la hipótesis de que la materia oscura interactúa muy débilmente a través de la interacción débil, pero me pregunto: ¿están planteando hipótesis solo para que puedan hacer experimentos para buscar partículas de materia oscura? Después de todo, si realmente interactúa solo a través de la gravedad, no a través de los demás, entonces no hay forma de detectar una sola partícula de materia oscura.

Estoy bastante seguro de que está agrupado en protones subatómicos dentro de los centros muertos de las estrellas con mayor carga negativa que el Sol debido a la posición dentro de sus discos galácticos. Escuche decir que tal aglomeración produce una décima parte de un millón de veces más densidad que los átomos de hidrógeno.

La razón por la que no se pueden ver, además de estar tan bien encerrados, es que su intensa gravedad te sacaría los globos oculares de tu cabeza si pudieras echar un vistazo.

La materia oscura es una materia desconocida, no necesariamente algo exótico. Solo podemos detectarlo a gran escala, a gran escala, mediante efectos gravitacionales.

Por lo tanto, NO ES que no se agrupe, podría hacerlo si no es una materia exótica. Es que nuestra vista es pobre, nuestras suposiciones que nos hacen pensar que la materia normal siempre está bien representada por las estrellas súper brillantes y calientes en el centro de una galaxia espiral, y que no podemos obtener imágenes de fuentes de luz puntuales (en qué estrellas individuales cualquier gran distancia cada vez más cerca), eso da lugar al “misterio”.

La materia oscura no interactúa electromagnéticamente. Esto explica tanto su hecho (por qué no se agrupa) como también otro hecho, que no interactúa con la luz sino deformando el espacio a través de su masa / gravedad.

La materia oscura puede muy bien agruparse, simplemente no la vemos porque quizás es demasiado pequeña. La materia oscura tiene que agruparse mucho, tal vez del tamaño de un quark, antes de que podamos detectarla.