Как объяснить две возможные проблемы с темной материей

Может кто-нибудь ответить, как теория темной материи решает/устраняет эти две возможные проблемы?

  1. Темная материя, насколько я понимаю, из-за гравитации продолжает двигаться и из-за своей неинтерактивной природы не прилипает ни к себе, ни к обычной материи. Следовательно, он находится в непрерывном (и может быть несколько хаотичном) движении. Не сделает ли это кривую скорости спиральных галактик довольно нестабильной или непредсказуемой?

  2. Темная материя из-за гравитации продолжает двигаться (обычно наиболее плотная в центре галактики). Всякий раз, когда какая-то его часть входит в горизонт событий центральной черной дыры, она больше никогда не сможет оттуда выйти. Через миллион/миллиарды лет все это, мало-помалу, должно в конце концов оказаться внутри центральной черной дыры, что сделает невозможным поддержание постоянной кривой скорости. Несмотря на то, что он не интерактивный, правильно ли, что он все еще не смог покинуть горизонт событий? Если да, то как еще возможно поддерживать постоянную кривую скорости галактик на протяжении миллиардов лет?

Я думаю, что из-за неинтерактивной, нелипкой природы движение/вращение темной материи не должно быть равномерным, и она должна пересекать центральную черную дыру и выходить из нее, таким образом, часть ее поглощается навсегда. Как только этот процесс начнется, центральная черная дыра начнет становиться тяжелее, что сделает процесс еще быстрее.

Кроме того, я думаю, что для получения равномерной кривой скорости темная материя должна быть определенным образом распределена по галактике. Вся или большая часть его в центральной черной дыре не поддерживает однородную кривую скорости.

Учитывают ли симуляции темной материи эти две проблемы? Как они разрешаются/избегаются?

что вы подразумеваете под "не прилипает ни к себе, ни к другому веществу"?
Не прилипает, это означает, что он не образует жестких структур, таких как планеты и т. д. Он проходит прямо через обычную и темную материю, не взаимодействуя. Единственное, что, как известно, работает с ним, — это гравитация, и он также вызывает гравитацию, как это делает обычная материя.
Гравитация — это взаимодействие, применима теорема вириала, применяется сохранение углового момента, применяется теорема флуктуации-диссипации и т. д. Однако я согласен с тем, что может возникнуть ложная интуиция, согласно которой все составляющие гравитирующей системы должны иметь возможность отбрасывать энергия через радиацию прямо к коллапсу. Это просто не так. Темная материя может передавать угловой момент и энергию обычной материи, которая затем может коллапсировать и рассеиваться через излучение. Это также эффективно охладит темную материю.
Было бы правильнее сказать, что он взаимодействует с обычной материей только посредством гравитации и никак иначе? Но мой главный вопрос в том, почему все это не попадает в центральную черную дыру за миллион/миллиарды лет.
Ответом на это является просто сохранение углового момента... не может. Чтобы упасть на Солнце с орбиты Земли, потребуется дельта v около 30 км/с! Я не уверен, что у нас вообще есть ракета, которая могла бы доставить даже небольшой полезный груз к солнцу. Единственным способом, которым мы могли бы справиться с этим, вероятно, было бы несколько пролетов Земли, Венеры и Меркурия и/или очень длительная фаза тяги с ионным двигателем. С точки зрения энергетики Солнце — самая дорогая цель в Солнечной системе, и чтобы добраться отсюда до центра галактики, потребуется дельта v более 200 км/с!
Опять же, документальные фильмы — они показывают симуляции темной материи там, где она не вращается. Вращение темной материи отвечает на вопрос.
Ну, общий ответ на телевизионную физику: НЕ ДЕЛАЙТЕ.

Ответы (3)

Свойства, которые вы приписываете темной материи (невзаимодействующая, на которую влияет только гравитация), являются также свойствами значительной части видимой материи в нашей Галактике. т.е. Звезды вращаются в галактическом потенциале, не взаимодействуя непосредственно с другими звездами, и на их траектории влияют только гравитационные силы.

Ожидается, что темная материя далеко не «случайна», она будет вращаться вокруг Галактики подобно звездам. Основное отличие состоит в том, что большая часть темной материи находится на гораздо больших орбитах, а оси орбит более равномерно распределены в пространстве.

Точно так же звезды на круговых или даже эллиптических орбитах никогда не приближаются к ЧД в центре галактики, как и большая часть темной материи. Некоторое количество темной материи было захвачено в прошлом, но только та, которая имела почти идеально радиальные орбиты. Остальные продолжают вращаться так же, как Земля продолжает вращаться вокруг Солнца, и ничто не рассеивает их орбитальную кинетическую энергию. Чтобы продолжить аналогию между невзаимодействующими звездами и темной материей, можно сказать, что существует класс звезд, сформировавшихся на очень раннем этапе истории Млечного Пути, который называется населением II или звездами гало . Они обращаются вокруг Млечного Пути по псевдосферическим орбитам с тех пор, как сформировались более 10 миллиардов лет назад, подобно темной материи.

Да, плотность темной материи выше вблизи центра галактики, но в массе темной материи преобладает та, которая занимает огромный объем на больших расстояниях от центра.

Подводя итог, ни одна из придуманных вами проблем не является проблемой.

В вопросе между массой и плотностью путаницы нет, перечитал еще раз, чтобы убедиться. Однако равномерное вращение темной материи дает ответ на этот вопрос. Неинтерактивность была в том контексте, когда речь идет о физическом контакте/близости.
Роб Джеффрис: Каковы предлагаемые орбиты темной материи? Являются ли они точно такими же, как у барионной материи (т.е. спиральной), или отличаются?

Ответить на вопрос о падении в центральную черную дыру.

Если мы начнем с большей части темной материи, имеющей значительный угловой момент (т.е. она находится на какой-то эллиптической орбите), то для ньютоновской гравитации она не может упасть в черную дыру, поскольку не может потерять угловой момент.

На самом деле он может терять угловой момент, гравитационно взаимодействуя с другой материей — темной и светлой — в галактике, но система в целом не может. Так что ни темная, ни светлая материя каким-то образом не всасываются в черную дыру, потому что для этого нужно куда-то сбрасывать угловой момент.

Что ж, это не совсем так: GR позволяет некоторым системам останавливаться. Но постоянные времени для того, чтобы это произошло для чего-то вроде галактики, были бы абсолютно огромными, поскольку поля очень слабые.

Ответ Роба распутывает некоторые сходства с темной материей и обычной материей, но забывает указать на важное различие между ними (помимо того, что темная материя является темной).

Поскольку темная материя не взаимодействует электромагнитным образом, она не будет «сталкиваться» с другой материей. Это важно, поскольку предотвращает потерю темной материей избыточной кинетической энергии в результате столкновений. Процесс, который я описываю, является одной из основных причин, по которой галактики имеют тенденцию быть плоскими. Все, что не вращается в плоскости галактического диска, должно будет пройти через этот диск по мере его обращения. Этот проход подвержен столкновениям, в результате чего орбита застревает в галактическом диске.

Поскольку темная материя не сталкивается таким образом, она не аккрецируется в диске. В результате темная материя образует ореол вместо диска .

Причина того, что дисковые галактики являются дисками, не в том, что звезды взаимодействуют с материей при прохождении через плоскость. Это потому, что газ, из которого они образовались, был диссипативным и сел в плоскость. Вот почему я подчеркнул сходство между движением звезд и темной материи. Действительно, звезды гало вращаются вокруг Млечного Пути более 11 миллиардов лет, не становясь частью диска. или быть поглощенным центральной черной дырой.
@Rob Я согласен, что вопрос был направлен на стабильное движение старта и / или DM. Я просто добавил пункт, чтобы никто не ушел от вопроса, думая, что весь DM также находится на диске.
Как объяснить две возможные проблемы с темной материей
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v