Beweist der Bullet Cluster, dass dunkle Materie aus Teilchen bestehen muss?

Vor einiger Zeit wurden die Überreste einer Kollision zwischen zwei Galaxienhaufen (zufällig) entdeckt. Diese Überbleibsel werden als Bullet Cluster bezeichnet .

Es gibt einige Theorien, die die Natur der Dunklen Materie erklären. Sie lassen sich grob in zwei Gruppen einteilen:

  1. Theorien, die besagen, dass Dunkle Materie aus Teilchen besteht
  2. Theorien, die die Schwerkraft modifizieren, zum Beispiel die vom niederländischen Physiker Erik Verlinde propagierte Theorie , die die Schwerkraft als eine entropische „Kraft“ sieht

Theorien einer modifizierten Gravitation machen die Vorhersage, dass dunkle Materie an normale Materie gebunden ist. Auf Bildern des Kugelhaufens sieht es nun so aus, als wären Materie und dunkle Materie klar getrennt. Ist damit bewiesen, dass Dunkle Materie aus Teilchen bestehen muss ?

Bullet Cluster in sichtbaren, Röntgen- und schwachen Linsen

Es gibt auch Theorien, dass DM keine Partikel an sich sind, sondern Schwarze Löcher oder Braune Zwerge (obwohl ich denke, dass die Beweise gegen beide sprechen). Aber wenn es kein Teilchen ist, was könnte es dann sein?
@KyleKanos Seit mindestens den 80er Jahren wird für ein modifiziertes Kraftgesetz plädiert. Während ich annehme, dass mit dem Gravitationsfeld ein Teilchen verbunden sein sollte, ist die Art und Weise, wie Sie über das Problem / den möglichen Weg zu einer Lösung nachdenken, in diesem Rahmen etwas anders. Ich denke, das ist ein schöner Überblick über die beiden vorgeschlagenen Szenarien.
Und FWIW, die meisten Leute auf dem Gebiet fassen schwarze Löcher oder andere massive Körper unter "Teilchen"-Beschreibungen, zB machen Leute Diagramme wie diese .
Angenommen, die Schwerkraft auf galaktischer Ebene braucht Zeit, um zu verblassen, wenn sich der Körper durch den Weltraum bewegt. Wäre dies eine mögliche Erklärung für dunkle Energie?

Antworten (1)

Systeme, in denen dunkle Materie von normaler Materie trennbar zu sein scheint, deuten tatsächlich darauf hin, dass ein Teilchenbild angemessener ist. Der Bullet-Cluster ist ein gutes Beispiel; ein anderer liegt im Maßstab einer Galaxie, wo einige Modelle darauf hindeuten, dass der zentrale Inhalt dunkler Materie durch ein sich schnell änderndes Gravitationspotential neu verteilt werden könnte (z. B. verursacht durch heftige Gasbewegungen, die von explodierenden Sternen angetrieben werden). Ich habe gehört, dass ein Befürworter solcher Modelle , Prof. Read, es so formuliert hat wie „wenn man es herumtreten kann, muss es echt sein“, was meiner Meinung nach eine nette Zusammenfassung in umgangssprachlicher Hinsicht ist.

Andererseits gibt es Systeme, bei denen der Effekt der dunklen Materie eng mit der Verteilung der leuchtenden Materie gekoppelt zu sein scheint. Ein aktuelles und bekanntes Argument in diese Richtung findet sich in diesem Artikel , obwohl es noch viele andere gibt. Eine Modifikation des Gravitationskraftgesetzes könnte natürlicher erscheinen, um diese Systeme zu erklären.

Welches Bild am passendsten erscheint, hängt davon ab, welche Systeme man bevorzugt betrachtet. Beide Interpretationen haben Vor- und Nachteile (ich empfehle diesen Artikel, da er meiner Meinung nach einen guten Überblick gibt und meiner Meinung nach für Laien einigermaßen zugänglich ist). In Ermangelung eines tatsächlichen Nachweises eines Teilchens, entweder direkt (z. B. Teilchenbeschleuniger oder nuklearer Rückstoß) oder indirekt (eindeutiges Vernichtungs- oder Zerfallsstrahlungssignal), wird es sehr schwierig sein, zu argumentieren, dass irgendetwas bewiesen ist, obwohl ich denke, dass a Eine ausreichend überzeugende Demonstration, dass "es gekickt werden kann", könnte ausreichen, um viele zu überzeugen.

Abschließend ist hier eine ausgezeichnete Bildunterschrift von den Leuten bei NASA:APOD zu dem ikonischen Bullet-Cluster-Bild, die die verschiedenen möglichen Interpretationen hervorhebt (die Version auf ihrer Website ist mit Referenzen verlinkt):

Was ist mit dem Bullet Cluster los? Dieser massive Galaxienhaufen (1E 0657-558) erzeugt Gravitationslinsenverzerrungen von Hintergrundgalaxien auf eine Weise, die als starker Beweis für die führende Theorie interpretiert wurde: dass dunkle Materie darin existiert. Verschiedene neuere Analysen deuten jedoch darauf hin, dass eine weniger populäre Alternative – die Modifikation der Schwerkraft – die Clusterdynamik ohne dunkle Materie erklären und auch ein wahrscheinlicheres Vorläuferszenario liefern könnte. Derzeit konkurrieren die beiden wissenschaftlichen Hypothesen um die Erklärung der Beobachtungen: Es ist unsichtbare Materie versus veränderte Schwerkraft. Das Duell ist dramatisch, da ein klares kugelsicheres Beispiel dunkler Materie die Einfachheit modifizierter Gravitationstheorien erschüttern würde. In naher Zukunft wird der Kampf um den Bullet-Cluster wahrscheinlich weitergehen, da neue Beobachtungen, Computersimulationen, und Analysen sind abgeschlossen. Das abgebildete Bild ist ein Hubble/Chandra/Magellan-Komposit, wobei Rot die von heißem Gas emittierten Röntgenstrahlen und Blau die vorgeschlagene getrennte Verteilung der Dunklen Materie darstellt.

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