¿La materia oscura es repulsiva para la materia oscura? ¿Por qué?

Creo que vi en un video que si la materia oscura no fuera repulsiva a la materia oscura, habría formado objetos masivos densos o incluso agujeros negros que deberíamos haber detectado.

Entonces, ¿podría la materia oscura ser repulsiva para la materia oscura? Si es así, ¿cuáles son las razones? ¿Podría ser como el polo opuesto de la gravedad que atrae la materia ordinaria y rechaza la materia oscura?

Esperar. ¿No es suficiente que la sección transversal de la interacción no gravitatoria sea alucinantemente baja? Porque en el modelo actual ciertamente es gravitacionalmente atractivo.

Respuestas (3)

La respuesta de Lubos Motl es exactamente correcta. La materia oscura tiene propiedades gravitatorias "ordinarias": atrae otra materia y se atrae a sí misma (es decir, cada partícula de materia oscura se atrae entre sí, como era de esperar).

Pero es cierto que la materia oscura no parece haberse colapsado en estructuras muy densas, es decir, cosas como estrellas y planetas. La materia oscura se agrupa, colapsando gravitacionalmente en grupos, pero esos grupos son mucho más grandes y más difusos que los grupos de materia ordinaria con los que estamos tan familiarizados. ¿Por que no?

La respuesta parece ser que la materia oscura tiene pocas formas de disipar energía. Imagina que tienes una nube difusa de cosas que comienza a colapsar por su propio peso. Si no hay forma de que disipe su energía, no puede formar una estructura densa y estable. Todas las partículas caerán hacia el centro, pero luego tendrán tanta energía cinética que volverán a salir. Para colapsar en una estructura densa, las cosas necesitan la capacidad de "enfriarse".

La materia atómica ordinaria tiene varias formas de disipar energía y enfriarse, como emitir radiación, lo que le permite colapsar y no rebotar. Por lo que sabemos, la materia oscura interactúa débilmente: no emite ni absorbe radiación, y las colisiones entre partículas de materia oscura son raras. Como le cuesta enfriarse, no forma estas estructuras.

Gracias por su respuesta clara :) Entonces, suponiendo que algo como nuestro sol sea lo suficientemente denso como para atraer la materia oscura hacia sí mismo, la materia oscura sería atraída, pero pasaría a través del sol porque no puede chocar con él. ¿Qué pasa con los agujeros negros? ¿No son lo suficientemente densos como para contener materia oscura? Y también, si la materia oscura no irradia mientras cae en un agujero negro, grandes cantidades de materia oscura caerían en los agujeros negros, y eso haría que el agujero negro creciera demasiado rápido, quizás más rápido de lo que hemos observado. ¿Correcto?
@Aria eso es realmente un buen punto. He visto algunos trabajos sobre el tema de la materia oscura en los núcleos estelares que las estrellas han barrido en su paso por el espacio.
En los modelos más simples, las partículas de materia oscura son atraídas por el Sol y caen en él, pero no quedan atrapadas. La densidad de partículas de DM en el Sol es mayor que en otros lugares, pero no mucho mayor. Lo mismo ocurre con la Tierra, en menor grado. Esto es relevante para las personas que realizan búsquedas en el laboratorio de partículas de materia oscura. Hay algunos modelos de DM en los que la autointeracción (esencialmente colisiones entre partículas de DM) permite que un número significativo de partículas de DM quede atrapada en el núcleo del Sol. Estos modelos deberían tener efectos medibles en el comportamiento del Sol y, por lo tanto, pueden probarse.
Ah, y para los agujeros negros: si algo cruza el horizonte, entonces no escapa. Eso se aplica tanto a la materia oscura como a la materia ordinaria. Pero aún no espera que los agujeros negros se traguen grandes cantidades de partículas de materia oscura, en comparación con la cantidad de materia ordinaria. Muchas de las cosas que caen en un agujero negro lo hacen a través de un disco de acreción: la materia se arremolina alrededor del agujero negro, perdiendo energía por fricción hasta que cae dentro. Las partículas de materia oscura no tienen fricción, así que esto no sucede. a ellos Para que una partícula de materia oscura caiga, debe apuntar correctamente para golpear el horizonte.
y solo para agregar al último comentario de @TedBunn, tenga en cuenta que debe ser EXTREMADAMENTE preciso para llegar al horizonte: el radio de Schwarzschild del sol es de aproximadamente 3 km. El tamaño de esa diana en el tablero de dardos del tamaño de una órbita terrestre es más pequeño que un átomo (la órbita terrestre es de 1.500.000 km).

La materia oscura seguramente tiene que tener una masa positiva, y por el principio de equivalencia, todas las masas positivas tienen que ejercer una atracción gravitatoria sobre otras masas.

Además, desde el punto de vista de la cosmología fenomenológica, obviamente queremos que la materia oscura se atraiga a sí misma. Tiene que atraer la materia visible porque esta es la razón por la que se introdujo la materia oscura en primer lugar: ayuda a mantener las estrellas en una galaxia aunque estén orbitando más rápido de lo que cabría esperar de la distribución de la masa visible en la galaxia.

Por esta razón, la fuerza entre materia oscura y ordinaria es seguramente atractiva. La fuerza entre la materia oscura y la materia oscura también tiene que ser atractiva. De hecho, la materia oscura ha desempeñado un papel dominante en la formación de la estructura: la creación de las faltas de uniformidad iniciales que finalmente se convirtieron en galaxias, cúmulos de galaxias, etc. Los halos de materia oscura son más grandes que las partes visibles de las galaxias: las estrellas visibles surgieron como "guindas del pastel" cerca de los centros de los halos de materia oscura.

No hay duda de que la fuerza gravitatoria entre cualquier par de entidades similares a partículas es atractiva. Esto está relacionado con la masa positiva, es decir, la energía positiva, que se necesita para la estabilidad del vacío (si existieran estados de energía negativa, el vacío se descompondría en ellos espontáneamente, lo que sería catastrófico y no está sucediendo), y las propiedades básicas de relatividad general. En particular, hay mucha confusión entre los legos sobre si la antimateria tiene una gravedad atractiva. Sí, por supuesto, se sabe que las fuerzas gravitatorias materia-antimateria y antimateria-antimateria también son atractivas.

Es casi seguro que las fuerzas no gravitatorias entre la materia oscura son fuerzas de corto alcance. En particular, la materia oscura no interactúa con el electromagnetismo, la única fuerza no gravitacional de largo alcance (mediada por un fotón sin masa) que conocemos, por eso es oscura (no emite luz).

La única fuerza repulsiva que surge en discusiones cosmológicas similares se debe a la energía oscura, o la constante cosmológica, para ser más específicos. La energía oscura es algo muy diferente a la materia oscura. Esta fuerza hace que la expansión del Universo se acelere y se debe a la presión negativa de la energía oscura que se puede argumentar que causa esta "gravedad repulsiva". Sin embargo, la energía oscura no está compuesta de ninguna partícula. Es solo un número unido uniformemente a cada volumen de espacio.

Exactamente. Pero aún necesitamos saber por qué la materia oscura no forma objetos densos por sí misma. Tiene una gravedad atractiva, y no hay electromagnetismo para separar sus partículas.
Me gusta su uso del término "se introdujo la materia oscura". No descubierto, no inventado, sino introducido. ¡Muy profundo!

Existe una idea errónea común entre los legos de que la frase "materia oscura" se refiere a la materia real. no lo hace Simplemente se refiere a lo que sea que esté causando una velocidad angular constante en las estrellas que orbitan galaxias (específicamente galaxias de brazos espirales). En resumen, no hay absolutamente ningún requisito de que la materia oscura sea materia real.

Esto no responde a la pregunta, y no es especialmente significativo. "Materia" es un término elástico.
¿La materia oscura es repulsiva para la materia oscura? ¿Por qué?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v