¿Energía de enlace gravitacional como alternativa a la materia oscura?

Reflexionando sobre esta pregunta: el efecto Casimir y la masa negativa y, en particular, la respuesta de John Rennie "ya que la masa de cualquier sistema ligado es ligeramente menor que la masa de sus partes", pensé: "Esta afirmación es válida incluso para sistemas ligados gravitacionalmente". ?"

Si tenemos m1 y m2 tan cerca que su interacción gravitacional no es despreciable, el sistema compuesto por m1 y m2 tiene un peso total menor que m1 + m2 ?

Si es así, si consideramos 2 galaxias, dado que cada galaxia está compuesta por masas (M) y energía de enlace gravitacional entre esas masas (E), es posible que la atracción gravitatoria entre esas 2 galaxias sea proporcional a (M1 + E1/c ^2) * (M2 + E2/c^2) ? (con E1 y E2 < 0)

Buscando en Google "Energía de enlace gravitacional como alternativa a la materia oscura", encontré esto que debería ser relevante para la discusión: una explicación para la materia oscura y la energía oscura consistente con el modelo estándar de física de partículas y relatividad general

Piense en una galaxia como un agujero negro 3D y un disco 2D. La interacción va de isótropa a anisótropa cuanto más se adentra en el disco. La reducción dimensional de la energía de enlace trae una interacción más fuerte.
Es como el tema del gravitomagnetismo sobre el que la gente sigue preguntando: todos estos efectos son demasiado pequeños (genéricamente, orden ( v / C ) 2 ∼ 10 − 6 ) trabajar.

Respuestas (2)

No es una explicación porque, como efecto, es demasiado pequeño en muchos órdenes de magnitud y está en la dirección equivocada. La materia oscura aumenta la influencia gravitatoria de las galaxias.

Aproximadamente hablando, podría suponer que la energía de enlace (que es negativa) es como máximo igual a la energía potencial gravitacional. dividiendo eso por C 2 luego da una corrección a la masa gravitacional. Así que el tamaño del efecto es aproximadamente

Δ METRO METRO ∼ − GRAMO METRO R C 2
Para una galaxia como la Vía Láctea, la masa, incluida la materia oscura, es aproximadamente 10 12 METRO ⊙ dentro de un radio de 100 kpc. La fracción anterior es − 5 × 10 − 7 .

Está bien, gracias. ¿Qué pasa con el artículo citado? En particular, "los cálculos han demostrado que la autointeracción del campo aumenta la unión de la materia dentro de los sistemas masivos, lo que puede explicar la dinámica de las galaxias y los cúmulos sin invocar la materia oscura".
¿Está relacionado de alguna manera con la energía positiva de los gravitones?

Esa declaración sobre el sistema "cualquier límite" es inexacta. La masa de algunos sistemas enlazados puede ser mayor que la suma de las masas de sus partes, debido a las fuerzas de repulsión entre las partes. Por ejemplo, la masa del núcleo del uranio 235 es mayor que la suma de las masas de sus productos de desintegración, debido a las fuerzas de repulsión EM suficientemente fuertes entre los protones.

Por supuesto, para la gravedad, no esperamos que estén involucradas tales fuerzas repulsivas. Se sabe que la gravedad siempre es atractiva, por lo que la energía total del sistema ligado puramente gravitacionalmente es menor que la energía de las partes en un estado desensamblado.

Si tenemos m1 y m2 tan cerca que su interacción gravitacional no es despreciable, el sistema compuesto por m1 y m2 tiene un peso total menor que m1 + m2 ?

Es posible, aunque no tenemos pruebas experimentales tan directas como las que tenemos para las fuerzas nucleares y electromagnéticas, y la gravedad tiene algunas propiedades muy diferentes de otras interacciones.

Pero la extrapolación tiene algún sentido; Para que el sistema disminuya su energía potencial gravitacional, tiene que deshacerse de ella de alguna manera. Por ejemplo, a través de la radiación EM. Esto debería disminuir su masa total.

Suponiendo que esto sea cierto, esto todavía no nos ayuda a explicar las curvas de rotación de las galaxias mejor que la materia oscura, porque suponiendo solo la gravedad newtoniana, las observaciones sugieren que hay más masa gravitatoria presente que la suma de las masas visibles observadas, no menos.

Pero hipotéticamente, si estuvieran presentes algunas fuerzas repulsivas débiles de largo alcance entre estrellas/partes de galaxias, de manera análoga a las fuerzas repulsivas entre protones en el núcleo de uranio, el estado ligado (galaxia) tendría una energía mayor que la esperada solo con las fuerzas de gravedad.

Tal vez este aumento de energía y el aumento implícito de la masa gravitacional y su gravedad podrían ser suficientes para explicar las curvas de rotación, pero no he hecho ningún cálculo al respecto.

@safesphere sí, estoy de acuerdo, asumí implícitamente que estamos hablando de sistemas vinculados que han perdido la energía vinculante a través de la radiación u otra forma.
De lo contrario, el sistema no estaría "atado" en la mecánica newtoniana. Con los agujeros negros puede ser como dices, esa energía de enlace no saldrá.
Mmm. Su declaración "por supuesto, para la gravedad, no esperamos que se involucren fuerzas tan repulsivas" inmediatamente me hizo pensar "oye, pero ¿qué pasa con la energía oscura ? ¡Esa es una fuerza aparentemente repulsiva!” Solo haciendo de abogado del diablo. Casi creo que debes estar provocando a alguien para que responda.
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