So habe ich kürzlich eine Simulation der Dichte der Dunklen Materie und der Entwicklung der Gastemperatur in einem Universum beobachtet. Ich konnte jedoch keine Beschreibung finden, unter welchen Annahmen es gemacht wurde und was es uns sagt.
Simulation ist hier: http://www.illustris-project.org/movies/illustris_movie_cube_sub_frame.mp4
Die Beschreibung neben dem Video:
Zeitliche Entwicklung einer kubischen 10Mpc (mitbewegten) Region innerhalb von Illustris, von außen gerendert. Der Film zeigt links das Dichtefeld der dunklen Materie und rechts die Gastemperatur (blau: kalt, grün: warm: weiß: heiß). Die schnellen Temperaturschwankungen um massereiche Halos sind auf die AGN-Strahlungsrückkopplung zurückzuführen, die während der Quasarphasen am aktivsten ist. Die größeren "Explosionen" sind auf die Rückkopplung im Funkmodus zurückzuführen.
Vielleicht hat sich jemand von Ihnen schon einmal Gedanken über diese Dinge gemacht und könnte einige meiner Fragen zur Simulation beantworten?
1) Es scheint, dass wir dort, wo wir eine große Dichte dunkler Materie haben, auch eine große Temperatur haben, was bedeutet, dass sich eine große Materiedichte bildet, sind dies die Regionen, in denen sich neue Galaxien oder Sterne bilden?
2) Es scheint, dass sich die Dichte der Dunklen Materie in diesem Netz nur langsam aufbaut, sich aber nirgendwohin bewegt, bedeutet das, dass die Dunkle Materie langsam ist? (nicht relativistisch)
3) Der stellare Massenzähler nimmt zu, was bedeutet, dass sich neue Sonnen bilden. Bedeutet dies, dass das Universum ursprünglich eine gleichmäßigere Materiedichte aufwies, einige Regionen jedoch mehr Materie anzogen und anfingen, Galaxien zu bilden?
Die Standardkosmologie geht von Homogenität (sowie Isotropie) des Universums aus. Obwohl wir wissen, dass dies nur eine Annäherung ist, wissen wir auch, dass es für kosmische Maßstäbe gut ist. Dies zeigt sich in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ( CMB ). Die anfangs kleinen Inhomogenitäten sind jedoch für die Galaxien- und Sternentstehung durch gravitative Wechselwirkung verantwortlich. (Dies sollte Ihre dritte Frage beantworten).
Achtung: Der nächste Absatz ist voller Spekulationen!
Ob diese Unregelmäßigkeiten (Quanten-)Fluktuationen in einem anfänglichen System sind, etwa nach der Inflation, oder ihren Ursprung in Klumpen dunkler Materie haben, ist nicht bekannt. Wenn letzteres der Fall ist, wirft dies immer noch die Frage auf, warum sich Dunkle Materie (DM) überhaupt angesammelt hat. Diese Frage ist jedoch derzeit nicht zu beantworten, da wir nicht wissen, was DM eigentlich ist. Um Ihre erste Frage zu beantworten: Ja, das sind die Regionen, in denen sich Galaxien bilden, aber wir können nicht sagen, warum.
Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Sterne in einer Region mit höherer DM-Dichte entstanden sind, da angenommen wird, dass die Dichte im Halo einer Galaxie ziemlich homogen ist, insbesondere in einem kleinen Teil, dh einem Sonnensystem. Da DM nicht elektromagnetisch interagiert, streut es nicht, um Sterne zu bildenund Planeten wie leuchtende Materie.
Der letzte Satz spricht bereits Ihre zweite Frage an. Außerdem wird zwischen kalter dunkler Materie (CDM) und heißer dunkler Materie unterschieden. Während die meisten Theorien CDM (Axionen, WIMPs, MACHOs) favorisieren, das nichtrelativistisch ist, gibt es auch Modelle heißer dunkler Materie mit ultrarelativistischen Neutrinos.