Ist Materie-Dunkle-Materie-Symmetrie möglich?

Die Gravitationslinsen-Beweise deuten auf massive und relativ dichte Ansammlungen dunkler Materie im Weltraum hin. Dass dunkle Materie zu dichten Regionen kollabiert, ist jedoch aufgrund der Energieeinsparung unwahrscheinlich. Könnte es eine andere Erklärung dafür geben, wie sich Dunkle Materie verhält? Ist beispielsweise eine Materie-Dunkle-Materie-Symmetrie konzeptionell möglich?

Betrachten Sie das folgende Szenario. Für jede Art von Materieteilchen gibt es ein entsprechendes Dunkle-Materie-Teilchen. Und außerdem gibt es für jeden Typ einer normalen Wechselwirkung eine entsprechende Wechselwirkung mit dunkler Materie. Auf diese Weise verhält sich die dunkle Materie genauso wie normale Materie, vielleicht mit dunklen Sternen, die sich bilden und dunkle Photonen emittieren. Die einzige Wechselwirkung zwischen Materie und dunkler Materie ist jedoch die Gravitation durch die Krümmung der gemeinsamen Raumzeit.

Auf diese Weise könnten dunkle Materiesterne mit normalen Sternen in der Galaxie koexistieren, was die Galaxienrotation erklärt. Außerdem könnten einige Galaxien überwiegend aus dunkler Materie bestehen, was den Gravitationslinseneffekt erklärt.

Gibt es einen Grund, warum zum Beispiel zwei verschiedene elektromagnetische Wechselwirkungen nicht für zwei verschiedene Arten von Materie existieren können, ohne miteinander zu interagieren?

Was Sie beschreiben, wird oft als dunkler Sektor oder selbstinteragierende dunkle Materie bezeichnet . Allerdings gibt es derzeit keine Beweise jenseits der wilderen Vorstellungskraft von Theoretikern, dass solche dunklen Sektoren existieren.
@JohnRennie Wäre der Gravitationslinseneffekt nicht ein möglicher Beweis? Die von Ihnen verlinkte Referenz legt auch andere Beobachtungen nahe.
Derzeit gibt es keine Beweise für Gravitationslinsen durch dunkle Sterne oder dunkle Galaxien. Ob das ein Beweis gegen ihre Existenz ist, ist umstritten.
@JohnRennie Gibt es keine Beweise für GL von dunklen Filamenten?
@LewisMiller: Es gibt viele Beweise für Linseneffekte durch dunkle Materie, aber die Frage betrifft kompakte Strukturen aus dunkler Materie.
Ich hatte eine Idee, dass es für jedes Teilchen nicht nur einen Partner geben könnte, sondern sechs. Dann könnte es 5 Arten dunkler Materie geben und tatsächlich 5 dunkle Universen über unserem. Ich bin mir nicht sicher, wie sich dies auf die Frage auswirken würde!

Antworten (1)

Das Problem mit Ihrer Hypothese ist, dass Beobachtungen stark darauf hindeuten, dass sich Dunkle Materie wie eine drucklose Flüssigkeit verhält: Dies ist nur dann mit Ihrer Hypothese vereinbar, wenn die Wechselwirkungen zwischen Teilchen der Dunklen Materie sehr viel schwächer sind als die zwischen ihren Standardpartnern. Lange Zeit war dies nur eine Hypothese, die durch den sogenannten Erfolg indirekt gut bestätigt wurde Λ Kosmologisches CDM-Modell, das eine kalte dunkle Materie und eine kosmologische Konstante annimmt. Teilchen der Dunklen Materie sind in diesem Modell also nicht nur schwach wechselwirkend, sondern auch langsam. Mit Erfolg beziehe ich mich auf die Inhomogenitäten des CMBR und der Galaxienhaufenverteilung. Aber vor kurzem behauptete [SR11], die Zustandsgleichung für Dunkle Materie gemessen zu haben, indem schwacher Gravitationslinseneffekt und Rotationskurve für Galaxienhaufen kombiniert wurden. Ihre beste Passform ist mit einer drucklosen dunklen Materie kompatibel.

Das schließt Ihre Hypothese natürlich nicht aus, zeigt aber zumindest, dass die Symmetrie zwischen den Standardteilchen und den Teilchen der Dunklen Materie extrem gebrochen ist. Zumindest wäre Ihre Welt der Dunklen Materie nicht wie die Standardwelt: Mit solch schwach wechselwirkenden Teilchen gibt es keine Möglichkeit, Sterne oder eine solche Ansammlung zu haben. Bisher ist die Welt der Dunklen Materie völlig kompatibel damit, ein Staub zu sein.

[SR11] Ana Laura Serra und Mariano Javier L. Dom ́ınguez Romero. Messung der Zustandsgleichung der Dunklen Materie. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 415(1):L74–L77, 2011. [ Freier Zugang bei arxiv ]

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