Будет ли темная материя поглощать гравитационные волны?

Могут ли огромные и кажущиеся рассеянными облака темной материи, плавающие вокруг нашей галактики (и большинства других), поглощать гравитационные волны? Возможно, поэтому мы еще ничего не обнаружили?

Если бы ТМ поглощала гравитационные волны, возможно, полученная энергия была бы обнаружена с помощью очень низкочастотного излучения от повышения температуры.
Поперечное сечение поглощения было бы очень маленьким, если бы не существовало какого-то особого способа связи темной материи с гравитацией (что сделало бы ее гораздо, гораздо более загадочной, чем она уже есть). Я поищу ссылку или напишу что-нибудь, когда у меня будет больше времени, но здесь ответ очень близок к «нет».
@ Джерри Ширмер: Спасибо. Это была просто случайная мысль, которая пришла мне в голову и показалась мне вопросом, над которым физики, возможно, еще не задумывались. Я подумал, что они, вероятно, были.
@Michael Luciuk: Что ж, если темная материя действительно темная (а есть все признаки того, что это так), у нее не было бы никакого способа повторно излучать энергию, кроме как через собственные гравитационные волны. Я думаю, одна из причин, по которой утверждается, что темная материя не может объединяться в более крупные скопления, заключается в том, что она не может излучать энергию и поэтому не может по-настоящему замедлиться.
Всеобъемлющий: если бы он переизлучал гравитационные волны равной энергии, которые он поглощал, он казался бы «прозрачным» для гравитации. Если бы он переизлучал меньше энергии гравитационных волн, чем поглощал, не повышалась бы его температура? Просто интересуюсь.
@Michael Luciuk: Его температура увеличится, и это приведет к тому, что темная материя будет двигаться со средней более высокой скоростью. Если подумать, это, вероятно, не согласуется с тем фактом, что темная материя кажется слабо сгруппированной вокруг галактик. У него все еще есть большая часть энергии, которая была при Большом взрыве, но если бы он высосал больше из гравитационных волн, его, вероятно, было бы слишком много даже для существующего сейчас диффузного облака. Скорее всего, он рассеялся бы гораздо более равномерно по Вселенной.
@Jerry Schirmer ""если не существует какого-то особого способа соединения темной материи с гравитацией (что сделало бы ее намного, намного более загадочной, чем она уже есть)"" "Ага, так с какой целью была/есть гипотетическая темная материя? полезно для?

Ответы (2)

Обнаружить гравитационные волны очень сложно, потому что гравитация — очень слабое взаимодействие. По той же причине очень трудно погасить гравитационные волны. Мы знаем, что темная материя ведет себя подобно «нормальной материи» в том, что касается ее уравнения состояния и связи, поэтому она не сможет более эффективно поглощать гравитационные волны, что, по сути, вообще невозможно. (Также: выражение «гравитационные волны» описывает явление, наблюдаемое при формировании облаков, и не имеет ничего общего с общей теорией относительности, как вам скажет Google.)

«Мы знаем, что темная материя ведет себя подобно «нормальной материи» в том, что касается ее уравнения состояния и связи», «Мы «знаем»? Насколько мне известно, «темная материя» — это специальный постулат для объяснения некоторых проблем космологии, касающихся гравитации. Предполагаемая темная материя должна действовать «нормально» по отношению к гравитации, во всех других отношениях она должна быть настолько незаметной, насколько это возможно. Итак, если темная материя существует, она будет действовать на гравитационные волны так же, как и обычная материя.
@Georg - Хотя я согласен с вашим скептицизмом, количество доказательств чего-то вроде темной материи становится все больше и больше. Исследования гравитационного линзирования являются наиболее конкретными известными мне доказательствами, особенно гравитационное линзирование вблизи недавно столкнувшихся галактик. Их ореолы темной материи вели себя значительно иначе, чем видимая материя, по-другому, что предполагало некую массу, которая взаимодействует только через гравитацию. Поэтому, хотя его существование сомнительно, я не думаю, что оно настолько сомнительно, как все это.
Я исправил свое использование терминологии. :-)
Ну, если темной материи не существует, то она не поглощает и гравитационные волны. Мой ответ относится к обычной модели LamdaCDM и ограничениям, которые мы получаем из нее в отношении природы темной материи. Я опустил детали просто потому, что вопрос был не в этом.

Чтобы начать это обсуждение, я приведу несколько фактов о гравитационных волнах. Слабая линейная гравитационная волна представляет собой возмущение фоновой метрики η а б с общей метрикой

г а б   "="   η а б   +   час а б .
Кривизна Риччи первого порядка равна
р а б   "="   1 2 ( ∂ с ∂ а час с б   +   ∂ с ∂ б час с а   −   ∂ а ∂ б час   −   ∂ с ∂ с час а б ) .
Гармонический датчик ∂ с час с а   "="   1 / 2 ∂ а час дает уравнение поля Эйнштейна
∂ с ∂ с час а б   −   1 2 η а б ∂ с ∂ с час   "="   16 π г с 4 Т а б ,
для бесследового метрического члена час ¯ а б   "="   час а б   −   ( 1 / 2 ) η а б час с простым волновым уравнением
∂ с ∂ с час ¯ а б   "="   16 π г с 4 Т а б .

Эта гравитационная волна взаимодействует с набором пробных масс, вызывая квадруполярное движение. Предположим, у нас есть две такие массы. Эти массы находятся на независимых геодезических, которые будут отклоняться друг от друга в соответствии с изменением вектора, соединяющего массы. Икс а по уравнению

г 2 Икс а г с 2   "="   р а б с г Икс с U б U г .
Для слабой гравитации можно положить U б   ≃   ( 1 ,   0 ,   0 ,   0 ) , чисто направленный по времени 4-вектор и уравнение геодезического отклонения приблизительно
г 2 Икс а г с 2   ≃   р а б Икс б .
Затем в качестве упражнения можно ввести кривизну Риччи в это уравнение. Теперь предположим, что между двумя массами имеется соединительная пружина, так что
Д 2 Икс а г с 2   ≃   г 2 Икс а г с 2   −   р а б Икс б ,
где теперь уравнение описывает отклонение между двумя негеодезическими движущимися частицами. Так как возмущающая сила является пружиной, то Д 2 Икс а / г с 2   "="   − к Икс а , что является просто уравнением пружины, знакомым по второму закону движения Ньютона.

Чтобы ответить на этот вопрос о взаимодействии темной материи с гравитационными волнами, мы думаем об этой пружине как о взаимном взаимодействии между частицами. Пружинная постоянная для ДМ очень мала, ибо ДМ крайне слабо взаимодействует. В результате любое тепло, которое может генерироваться гравитационными волнами, Е   "="   ( 3 / 2 ) ⟨ к Икс 2 ⟩ "="   к Т будет очень мал. Так что использование DM как способа обнаружения гравитационных волн, скорее всего, разочарует.

Это интересно. К сожалению, количество задействованных символов и уравнений означает, что мне придется потратить несколько дней (и много поисков в Google), чтобы понять это.
Будет ли темная материя поглощать гравитационные волны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v