Si la materia oscura desvía la luz, ¿cómo sabemos que la materia del cielo está donde creemos que está?

Medimos el movimiento, la posición y muchas otras cosas de un objeto en el espacio debido a su luz y lo que podemos medir con ella. Pero hasta donde yo sé, se supone que hay una ENORME cantidad de materia oscura en el espacio cuya masa y tamaño no conocemos, y debido a que tiene masa, tiene gravedad y puede desviar la luz.

Sé que la física puede tener en cuenta la gravedad de las estrellas y cosas enormes en el espacio, pero ¿cómo pueden estar seguros de cualquiera de sus medidas (especialmente la posición) si no saben cómo se ha desviado esa luz de una línea recta?

El análisis de la astrometría de Gaia debe tener en cuenta los efectos de lente del Sol, los planetas e incluso los principales asteroides. Pero no la materia oscura, que probablemente sea razonablemente homogénea a escala local aparte del foco gravitacional causado por el Sol.

Respuestas (1)

La densidad de materia oscura local es bastante pequeña, del orden de ρ ∼ 10 − 19  gramos/cm 3 (ver, por ejemplo , Bovy y Tremaine (2012) ). Esto significa que hay aproximadamente 0.001 - 0.01 METRO ⊙ de materia oscura por parsec cúbico, una cantidad asombrosamente pequeña. 1000 parsecs cúbicos contendrían aproximadamente una masa solar de materia oscura, ¡y eso es un cubo de 10 parsecs de largo por cada lado! Ahora bien, la distribución de la materia oscura en las galaxias no es homogénea -sigue, más o menos, un perfil de Navarro-Frenk-White , decreciendo en densidad desde el centro de la galaxia- pero en la escala de parsecs (y ciertamente en el Sistema Solar ) , podemos considerar que tiene una densidad aproximadamente uniforme.

En escalas pequeñas, entonces, tenemos una homogeneidad aproximada y una densidad baja. Esto significa que cualquier efecto de lente gravitacional de la materia oscura debería ser extremadamente bajo o autocancelable, y surgir solo de las faltas de homogeneidad que contienen grandes grupos de materia oscura. Sin embargo, es poco probable que tales cúmulos se formen únicamente a través de la interacción de la materia oscura consigo misma (si descartamos la hipótesis MACHO , que, hasta donde yo sé, actualmente no es la favorita).

Sin embargo, en escalas intergalácticas, la materia oscura puede tener algunos efectos. La lente débil es un fenómeno comúnmente observado en los cúmulos de galaxias, que pueden tener fracciones extremadamente altas de materia oscura. Hay varias técnicas que se utilizan actualmente para modelar la distribución de masa de la galaxia lente (consulte el método KSB+ ) y para reconstruir la imagen y la posición de la galaxia original a través de la deconvolución (consulte Chantry & Magain ; aquí se proporciona un ejemplo visual ). Sin embargo, no estoy muy familiarizado con ninguna de las dos técnicas, así que no puedo darte una buena descripción general.

Incluso la formación de lentes a gran escala tiene grandes requisitos de masa. Zephyr señaló que el objeto de primer plano que creó la cruz de Einstein contenía ∼ 10 10 METRO ⊙ de materia oscura ( van de Ven et al. (2010) ). ¡Eso es enorme !

Solo para agregar algunos números adicionales en el otro extremo de la escala a esta gran respuesta: la Cruz de Einstein , un evento de lente fuerte bien conocido, es causado por 10 10 METRO ⊙ de materia oscura ( fuente ). Y ese es generalmente un evento de lente fuerte "más débil". Eso solo le da la escala de masa necesaria para causar los efectos sobre los que OP pregunta en su pregunta.
¡Guau, gran respuesta! ¡Gracias! Esto era algo que me he estado preguntando durante bastante tiempo, ¡me aseguraré de revisar todos los enlaces!
He hecho una pregunta relacionada .
Hay un perfil de NFW, ¿y no le pidieron a nadie con apellido S que fuera coautor? una oportunidad tan perdida.
@EmilioPisanty Podrían haberle preguntado a Sérsic, pero él estaba haciendo lo suyo .
Si la materia oscura desvía la luz, ¿cómo sabemos que la materia del cielo está donde creemos que está?
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