¿Cómo proporciona el cúmulo de balas evidencia de Dark Matter?

Bueno, sabemos que hay más gravedad en muchas galaxias de lo que debería haber para la cantidad de materia regular en esas galaxias. Eso significa que nuestras ecuaciones están equivocadas o que hay otro tipo de materia que está creando más gravedad. Con el cúmulo de balas podemos probar esto ya que sus dos galaxias colisionan. La materia regular (que es principalmente las nubes de gas) se quedaría atrapada en el medio de la colisión, ya que puede interactuar con otra materia normal a través de las otras fuerzas fundamentales. La materia oscura, por otro lado, como dijimos antes, debería pasar con relativa facilidad, ya que solo interactúa con otra materia (o sí misma) a través de la gravedad. Entonces ahora podemos verificar. Si la gravedad se centra alrededor de la nube de gas, entonces sabemos que nuestras ecuaciones de gravedad a grandes escalas son simplemente incorrectas. Si la gravedad está centrada en otra parte, entonces sabemos que hay algo más que está haciendo la gravedad adicional. Las observaciones nos han demostrado que la gravedad no está enfocada alrededor de las nubes de gas y, por lo tanto, podemos concluir que debe haber algo más que no podamos ver que esté creando la gravedad, y que algo más es materia oscura.

La interacción electromagnética es de muchos órdenes de magnitud mayor que la interacción gravitacional. Cuando las nubes de polvo se atraviesan, la gravedad es bastante irrelevante y no detiene nada, simplemente dobla las trayectorias de las partículas.

La interacción electromagnética conduce a interacciones inelásticas: la diferencia entre las bolas de billar que chocan y las bolas de masilla tonta que chocan. Estas interacciones inelásticas conducen a emisiones de rayos X y formación de estrellas. Los átomos interactúan muchas veces y efectivamente dejan de moverse en relación con el centro de masa.

Todos los átomos interactúan electromagnéticamente. El grupo de balas muestra dos poblaciones de materia: una que interactúa electromagnéticamente porque las dos nubes de gas atómico se han pegado como bolas de masilla tonta. La otra población simplemente pasa y no se pega, lo que demuestra que no está hecha de átomos (o los constituyentes de los átomos).

Entonces, hay una segunda población de materia que no interactúa electromagnéticamente en estas galaxias. Eso es precisamente lo que es la materia oscura.

La respuesta a su pregunta está en este documento aquí.

En resumen, el brillo azul que se ve en cada cúmulo de galaxias es la radiación bremsstrahlung, es un tipo de fuente de rayos X emitida por los electrones en el plasma caliente. Ahora podemos aproximar la masa del grupo midiendo la intensidad de esta radiación, luego asumimos que el grupo está en equilibrio hidrostático y calculamos la masa hidrostática del grupo. Una vez que hacemos este cálculo, encontramos que la masa hidrostática es mucho más que la masa que emite los rayos X, lo que muestra una prueba de “Masa oscura” en el grupo.

Es más complicado de lo que parece. Confía en mí, he hecho este cálculo en mis clases de astrofísica de posgrado. Este artículo resume lo que mencioné aquí en esta publicación para un cúmulo diferente, el cúmulo de galaxias Abell 520.