Имеют ли галактики гало из нейтрино и космический микроволновый фон?

Ответ «своего рода» как для нейтрино (с небольшой массой покоя), так и для фотонов космического микроволнового фона, у которых ее нет.

Оба находятся под действием гравитации, так что их траектории могут быть изменены.

С$\nu$B-нейтрино имеют температуру 2К и текущую кинетическую энергию порядка одной десятой мэВ или около того. Массы покоя нейтрино еще не определены - по крайней мере, у одного из нейтрино энергия массы покоя > 0,04 мэВ, в то время как общая масса для всех трех ароматов, вероятно, будет <0,3 мэВ. Таким образом, нейтрино не являются сильно релятивистскими, и будет хвост из (относительно) медленно движущихся нейтрино, которые могут быть захвачены галактиками или, что более вероятно, скоплениями галактик.

Скорости нейтрино будут порядка$\sqrt{kT/m_{\nu}} \sim 0.1c$если бы они имели распределение Максвелла-Больцмана. Однако более детальное рассмотрение с использованием соответствующего распределения Ферми-Дирака в расширяющейся Вселенной показывает, что средние скорости нейтрино (например, Lesgourges & Pastor 2012 )

$$\langle v \rangle \simeq 160 (1+z) \left(\frac{{\rm eV}}{m_{\nu}}\right)\ {\rm km/s}.$$ Таким образом, для массы нейтрино $\sim 0.1$мэВ можно ожидать, что небольшая часть может быть захвачена (например, см. раздел 2.2 Янагисава 2014 ) в гало галактик и в массивных скоплениях, потому что их скорости убегания составляют от сотен до нескольких тысяч км/с.

Даже для масс нейтрино всего 0,15 мэВ численное моделирование предполагает умеренное (до двух раз) увеличение плотности нейтрино в нашей галактике по сравнению со средним значением (очевидно, что это критически зависит от реальных масс нейтрино) и, возможно, избыточные плотности. в массивных близлежащих скоплениях (таких как Дева) в 5 раз ( Ringwald & Wong 2004 ).

Фотоны реликтового излучения движутся со скоростью света и поэтому не могут быть захвачены гравитацией. Однако фотоны линзируются массивными скоплениями галактик на переднем плане, в основном при красных смещениях 2-3. Это вызывает флуктуации реликтового излучения (совершенно отличные от космологической ряби эпохи рекомбинации) на ряде угловых масштабов. Это должно быть очень важно в очень малых угловых масштабах (менее угловых минут - и в настоящее время очень трудно измерить), но вызывает когерентные отклонения реликтового излучения от поверхности последнего рассеяния в угловых масштабах 1-5 градусов (например, Льюис и Чаллинор). 2006 ), которые были четко обнаружены Планком и другими наземными приборами.