Была ли темная материя причиной образования Солнечной системы?

Этот вопрос связан с моим предыдущим вопросом о формировании Солнечной системы и представляет собой чистый мысленный эксперимент с минимальным количеством предположений.

Из моего предыдущего вопроса я узнал, что звезды образуются в результате конденсации очень большого облака газа, в результате чего образуется около 1000 (или более) объектов звездной массы.

Я также узнал, что обычно требуется спусковой механизм, ударная волна от сверхновой или другое гигантское газовое облако, «натыкающееся» на нее, чтобы начать процесс конденсации. Без триггера коллапс гигантского газового облака чрезвычайно низкой плотности сам по себе займет очень много времени.

В настоящее время у нас нет никаких доказательств того, как газовое облако, частью которого является наша Солнечная система, разрушилось 4500 миллионов лет назад.

Теперь рассмотрим, что мы знаем о темной материи:

  1. Считается, что он не присутствует в значительных количествах в галактической плоскости, а скорее образует сферические ореолы, окружающие галактику, простирающиеся далеко за пределы видимого вещества в галактике.

  2. Микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона (WMAP) показал, что существование темной материи является предпочтительным, подразумевая, что темная материя присутствует в нашей Вселенной так же долго, как и обычная материя.

  3. Еще один момент, который следует иметь в виду, заключается в том, что без ореола темной материи рукава спиральной галактики не смогут сохранять свою форму в течение всей жизни галактики.

Теперь, если предположить, что коллапс нашего гигантского газового облака не был вызван спусковым механизмом, у нас нет доказательств того, как произошел коллапс.

Предположим, что темная материя находится в сферическом ореоле вокруг газового облака — очевидно, что она не будет идеально сферически распределена, она почти наверняка будет иметь более высокие концентрации темной материи в одних областях, чем в других.

Эти концентрации массы темной материи должны были сблизить сгустки замкнутого газового облака, увеличить плотность в сгустках и позволить гравитации сблизить протозвездные ядра, что в конечном итоге привело к галактической структуре нынешнего Млечного Пути.

Мой вопрос заключается в том, что, учитывая, что мы не знаем, каким методом было сформировано наше звездное скопление, является ли этот сценарий столь же правдоподобным, как и любой другой, или я сделал неправильные предположения?

Сферическое газовое облако будет коллапсировать с темной материей или без нее и без какого-либо внешнего воздействия, единственным изменением является временной масштаб, в котором происходит коллапс, поэтому поиск триггера не требуется. Что необходимо, так это объяснения временных масштабов образования галактик и динамики наблюдаемых коллапсов газовых облаков, и у нас есть наблюдательные данные для аналогов событий, которые приводят к образованию солнца.
@CuriousOne, это было быстро, что ж, попробовать стоило, нам действительно нужно больше данных, вернемся к повседневной работе, большое спасибо за быстрый ответ.
Мне любопытно, почему вы задаете эти вопросы, ведь вы уже знаете лучше. :-)
@CuriousOne, чем больше ошибка, тем больше вы узнаете, и именно для этого я здесь. Так что я многому научился, даже сам удивился по этому критерию :)
Возможно, его следует задать как новый вопрос, и пока мы не узнаем, что такое темная материя, трудно сказать на 100%, но темная материя не «сцепляется». Есть несколько любопытных спекулятивных ответов на вопрос, как выглядела бы Луна, если бы она была сделана из темной материи (для одного она могла бы быть невидимой), но в двух словах, темная материя не слипается, поэтому она не могла сформироваться в луну. Если бы вам каким-то образом удалось заставить темную материю замереть и слиться в маленькую планету или луну, это был бы любопытный объект для изучения. Я думаю, это было бы похоже на жидкость или газ, через него можно было бы пройти.
@userLTK DM делает «пару»: гравитационно, о чем, я думаю, говорил AcidJazz. Скопление DM размером с Луну действительно было бы невидимым (кроме линзирования, которое было бы довольно слабым), и вы могли бы пройти через него (или, что более вероятно, по орбите вокруг него). Это было бы чем-то похоже на газ: было бы сопротивление из-за динамического трения, но это, конечно, не было бы похоже на воздух или что-то в этом роде.
@userLTK спасибо за это, пожалуйста, простите за искаженную терминологию, я предполагаю, что, поскольку мы не знаем, что такое DM, мы не знаем никаких его свойств, кроме гравитации, но можем ли мы сказать, что их много, но это так не так сильно чувствуется гравитация, так же общий эффект, скажем, для гравитационного объектива. Извините, совсем не хочу приближаться к периферийной территории, просто не могу правильно сформулировать.
@KyleOman от пары Я имею в виду почувствовать эффект, не уверен в абсолютно строгом определении, которое нужно использовать. Откуда мы знаем, что он не слипается? Спасибо
@AcidJazz Он слипается, но очень характерным образом - вы не можете получить что-то похожее на планету / луну. Где-то на этом сайте есть вопрос, который хорошо это объясняет...
@ Кайл Оман, прости мою плохую физику, и я думаю, что ты, вероятно, прав, это было бы похоже на воздух, который ты не мог бы почувствовать - что звучит странно, и мне нравится твой пример "орбита через него", это тоже звучит правильно, и это очень хорошо может быть совершенно невидимым. Мне любопытно, насколько велика была бы масса лунной темной материи, если бы она удерживалась вместе под действием гравитации, что само по себе было бы невозможно установить. Это любопытный мысленный эксперимент.
@KyleOman Все в порядке, я должен копать
@KyleOman большое спасибо, это просто следовать физике.stackexchange.com/ questions/174977/…
@AcidJazz связан в моем ответе ниже. Отказ от ответственности: ответ есть и у меня...
Ха, хорошее время.

Ответы (1)

В «микроскопическом» смысле образование Солнца и Солнечной системы не сильно зависит от темной материи. Глядя на вещи в масштабе GMC s, можно получить Джинсово-нестабильную ситуацию, которая приведет к звездообразованию без привлечения темной материи.

Тем не менее, в истории Вселенной есть шаг намного раньше, который нуждается в темной материи. В ранней Вселенной после инфляции у вас будет почти однородное распределение темной материи и (конечно, в том же пространстве) почти однородное распределение барионов. Рассмотрим область, которая случайным образом немного плотнее средней: материя в этой области начнет коллапсировать, по отношению к ее окружению контраст плотности будет увеличиваться. Барионы сильно связаны с фотонами; давление излучения + гидростатическое давление будут увеличиваться по мере сжатия области, в результате чего сжимающаяся область «приходит в норму». Точно так же область с пониженной плотностью хочет расшириться, но давление падает, и она снова сжимается. Таким образом, барионная плотность в данной точке колеблется (относительно среднего, которая всегда падает с увеличением времени) характерным образом. Технический терминБарионные акустические колебания (БАО).

С другой стороны, темная материя не чувствует поддержки давлением и может просто разрушиться, образуя плотные структуры, называемые «ореолами» (которые имеют примерно сферическую форму). К тому времени, когда Вселенная достаточно остынет, чтобы электроны объединились с протонами, образовав нейтральный водород и став прозрачным для фотонов, темная материя существенно сгустилась. При этой рекомбинации газ внезапно перестает ощущать давление излучения и начинает коллапсировать в ореолы темной материи, в конечном итоге образуя галактики.

Без «костяка» темной материи, сформированного во время БАО, трудно сказать, что произошло бы, потому что вы перестаете говорить о реальной Вселенной. В зависимости от выбранной вами космологии гипотетической Вселенной, газ может никогда не коллапсировать в плотные структуры, а просто оставаться рассеянным и медленно охлаждаться вместе с остальной Вселенной, или он может коллапсировать под действием собственной гравитации, но формировать галактик вдоль структуры, определяемой их собственной гравитацией, а не уже существующей структурой темной материи.

Таким образом, в этом смысле темная материя необходима для формирования Млечного Пути во Вселенной, какой мы ее знаем, что, конечно же, позже приводит к формированию Солнечной системы.

Между прочим, у нас есть веские доказательства того, что BAO действительно имели место, а не только в лихорадочных мечтах теоретиков .

Сноска к вашему пункту 3: галактика, вероятно, представляет собой стабильную структуру без гало темной материи, но гало требуется для объяснения скорости вращения на окраинах галактик.

Сноска о сгущении темной материи — темная материя может коллапсировать только до тех пор, пока она не вириализуется , что накладывает предел на то, насколько плотной может быть структура данной массы. У вас может быть сгусток темной материи с массой Луны, но он будет гораздо более протяженным, чем Луна. У вас может быть сгусток темной материи размером с Луну, но он будет намного менее массивным, чем Луна. У вас не может быть сгустка темной материи размером с Луну и массой Луны.

bit.ly/1FsgbXJ Большое спасибо, Кайл, вроде как думал, что вы будете печатать ссылку на книгу Peebles и Ostriker 1970-х годов о необходимости нимба, я думаю, я мог бы исказить их точку зрения ..... в любом случае, вы помогли больше, чем достаточно спасибо
@AcidJazz Да, галактики не выглядели бы точно так же, как без гало DM, но общая структура газового диска + звездного диска + спиральных рукавов не обязательно нуждается в гало, на самом деле. Вам также может понравиться физика.stackexchange.com/questions /69949/… (оба ответа).
Была ли темная материя причиной образования Солнечной системы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v