Esta pregunta está relacionada con mi pregunta anterior sobre la Formación del Sistema Solar y es un experimento mental puro, con la menor cantidad posible de suposiciones.
De mi pregunta anterior, aprendí que las estrellas se forman a partir de la condensación de una gran nube de gas, produciendo quizás 1000 (o más) objetos de masa estelar.
También aprendí que generalmente se necesita un disparador, una onda de choque de una supernova u otra nube de gas gigante que "choca" contra ella, para iniciar el proceso de condensación. Sin un desencadenante, el colapso de una nube de gas gigante de densidad extremadamente baja por sí solo llevará mucho tiempo.
Actualmente, no tenemos ninguna evidencia de cómo la nube de gas, de la que forma parte nuestro sistema solar, colapsó hace 4.500 millones de años.
Ahora considere lo que sabemos sobre la materia oscura:
No se considera que esté presente en cantidades significativas en el plano galáctico, sino que forma halos esféricos que rodean la galaxia, extendiéndose mucho más allá de la materia visible en la galaxia.
La sonda de anisotropía de microondas de Wilkinson (WMAP) mostró que se favorece la existencia de materia oscura, lo que implica que la materia oscura ha estado presente en nuestro universo durante tanto tiempo como la materia ordinaria.
Otro punto a tener en cuenta es que, sin un halo de materia oscura, los brazos de una galaxia espiral no podrán mantener su forma durante la vida de la galaxia.
Ahora, suponiendo que el colapso de nuestra nube gigante de gas no haya sido causado por un desencadenante, no tenemos evidencia de cómo ocurrió el colapso.
Supongamos que la materia oscura está en un halo esférico alrededor de la nube de gas; obviamente, no estará perfectamente distribuida de forma esférica, es casi seguro que tendrá concentraciones más altas de materia oscura en algunas áreas que en otras.
Estas concentraciones de masa de materia oscura habrían unido los grupos de la nube de gas encerrada, aumentando la densidad en los grupos y permitiendo que la gravedad uniera los núcleos protoestelares, lo que finalmente produjo la estructura galáctica de la Vía Láctea actual.
Mi pregunta es, dado que no sabemos por qué método se formó nuestro cúmulo estelar, ¿es este escenario tan plausible como cualquier otro o he hecho suposiciones equivocadas a lo largo de la línea?
En el sentido "microscópico", la formación del Sol y del sistema solar no dependen fuertemente de la materia oscura. Mirando las cosas en la escala de GMC , puede obtener una situación inestable de Jeans que conducirá a la formación de estrellas sin invocar la materia oscura.
Sin embargo, hay un paso mucho antes en la historia del Universo que necesita materia oscura. En el Universo primitivo después de la inflación, tienes una distribución casi homogénea de materia oscura y (en el mismo espacio, por supuesto) una distribución casi homogénea de bariones. Considere una región que es aleatoriamente ligeramente más densa que el promedio: la materia en esta región comenzará a colapsar, en relación con su entorno, el contraste de densidad aumentará. Los bariones están fuertemente acoplados a los fotones; la presión de radiación + la presión hidrostática aumentarán a medida que la región se comprima, lo que hará que la región colapsada se "recupere". De manera similar, una región subdensa quiere expandirse, pero la presión cae y se vuelve a contraer. Entonces, la densidad bariónica en un punto dado oscila (en relación con la media, que siempre está disminuyendo con el tiempo creciente) de una manera característica. El término técnico esOscilaciones acústicas bariónicas (BAO).
La materia oscura, por otro lado, no siente presión de soporte y simplemente puede colapsar, formando estructuras densas llamadas "halos" (que son más o menos esféricas). En el momento en que el Universo se enfría lo suficiente como para que los electrones se combinen con los protones para formar hidrógeno neutro y volverse transparente a los fotones, la materia oscura se ha agrupado sustancialmente. Con esta recombinación, el gas deja de sentir repentinamente la presión de la radiación y comienza a colapsar en los halos de materia oscura, formando eventualmente galaxias.
Sin la "columna vertebral" de materia oscura formada durante los BAO, es difícil decir qué pasaría, porque dejas de hablar del Universo real. Dependiendo de la cosmología del ahora hipotético Universo que elija, es posible que el gas nunca colapse en estructuras densas, simplemente permanezca difuso y se enfríe lentamente junto con el resto del Universo, o podría colapsar bajo su propia gravedad, pero formaría galaxias a lo largo de una estructura definida por su propia gravedad en lugar de la estructura de materia oscura que ya existe.
Entonces, en este sentido, la materia oscura es necesaria para la formación de la Vía Láctea en el Universo tal como lo conocemos, lo que, por supuesto, más tarde da lugar a la formación del Sistema Solar.
Por cierto, tenemos pruebas sólidas de que los BAO realmente sucedieron y no están solo en los sueños febriles de los teóricos .
Nota al pie sobre su punto 3: una galaxia es plausiblemente una estructura estable sin un halo de materia oscura, pero se requiere el halo para explicar la velocidad de rotación en las afueras de las galaxias.
Nota al pie sobre la acumulación de materia oscura: la materia oscura solo puede colapsar hasta que se virializa , lo que pone un límite a la densidad de una estructura de una masa dada. Puedes tener un grupo de materia oscura con la masa de la Luna, pero será mucho más extenso que la Luna. Puedes tener un grupo de materia oscura del tamaño de la Luna, pero será mucho menos masivo que la Luna. No puedes tener un grupo de materia oscura del tamaño de la Luna.
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