Dada la interacción gravitacional mutua entre la materia ordinaria y la materia oscura, ¿por qué la distribución de la materia oscura es aproximadamente esféricamente simétrica incluso alrededor de galaxias en forma de disco?

Porque las partículas de materia oscura no chocan entre sí. La razón por la cual una nube de gas esférica, simétrica y giratoria se derrumba en un disco, son las colisiones entre partículas de gas, que disipan la energía a través de la radiación y de esta manera amortiguan cualquier movimiento perpendicular al plano del disco. Solo quedan órbitas en el plano del disco, debido a la conservación del momento angular. Sin embargo, si las partículas chocan entre sí muy raramente, o no lo hacen, entonces una partícula en una órbita inclinada alrededor del centro permanecerá en esa órbita para siempre. Por lo tanto, una nube de partículas sin colisión se mantendrá esférica.

Esta es una de las razones por las que creemos que la materia oscura (o al menos un componente significativo de la materia oscura) debe consistir en partículas que interactúan débilmente; si chocaran entre sí y / o la materia ordinaria, los halos de materia oscura de las galaxias tendría forma de disco, no esférico.

Hice una búsqueda rápida en la literatura, y no encontré nada que diga que creemos que la distribución de la materia oscura es más o menos esférica.

Los astrónomos mapean la distribución de materia oscura en 3D en el cúmulo de galaxias Abell 383

El disco que se forma en una galaxia no se debe a la gravedad, sino a colisiones. Si tiene algo que tiene una órbita fuera del disco, colisionará con el disco, lo que hará que pierda energía hasta que comience a orbitar con el disco. Dado que la materia oscura no choca, no formará un disco tan afilado como la materia brillante, aunque los documentos que leí sugieren que las colisiones pueden tener algún efecto y aplanar la distribución de la materia oscura.

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