Warum sind Braune Zwerge nicht die dunkle Materie?

Es scheint nicht genug Materie zu geben, um die Tatsache zu erklären, dass die Geschwindigkeit einiger Sterne, die weit vom Zentrum der Galaxie entfernt sind, fast die gleiche Geschwindigkeit hat wie die der Sterne, die näher am Zentrum der Galaxie liegen, daher sollte es anscheinend noch mehr Materie geben : also wird diese fehlende Materie dunkle Materie genannt. Es gibt eine Art Sternobjekt, das nicht massereich genug ist, um sein eigenes Licht zu erzeugen, aber um ein Vielfaches massereicher ist als Jupiter, auch bekannt als Brauner Zwerg. Da es nicht hell genug ist, um von unserem Weltraumteleskop oder den erdgebundenen Gegenstücken entdeckt zu werden, sollten sie in Galaxien zahlreich sein, da ich glaube, dass sich diese Objekte im mittleren Bereich zwischen Planeten und Sternen befinden. Es scheint jedoch, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft diesen potenziellen Kandidaten für dunkle Materie ausgeschlossen hat, ohne die nicht beobachtbare Milchstraßengalaxie sowie Milliarden andere mit unterschiedlichen Lichtspektren zu scannen. Warum gelten Braune Zwerge nicht als Kandidaten für die mysteriöse Dunkle Materie?

Antworten (2)

Zwei Gründe.

  1. Wir wissen aus Galaxienrotationskurven und der Bewegung von Galaxien in Haufen und durch Gravitationslinsen, dass die Menge an "dunkler Materie" etwa 30% der Dichte des Universums ausmacht. Aber andererseits deuten Schätzungen der Häufigkeit von Deuterium, Helium, Tritium und Lithium, die beim Urknall produziert wurden, darauf hin, dass nur 5 % der Dichte des Universums in Form von normaler Materie vorliegen können (z. B. Atome, Protonen, Neutronen usw.). ). Da Braune Zwerge aus diesen Dingen bestehen, können sie nur zu diesem kleinen Prozentsatz beitragen und können nicht für den Großteil der Dunklen Materie verantwortlich sein (dasselbe gilt für alles, was aus normaler, „baryonischer Materie“ besteht).

  2. Astronomen haben gezählt, wie viele Braune Zwerge es gibt, sowohl in der näheren Umgebung als auch in Sternhaufen (siehe zum Beispiel Andersen et al. 2008 ; Kirkpatrick et al. 2011 ; Burningham et al. 2013 ; . Mit anderen Worten, wir könnensehen Sie Braune Zwerge - sie emittieren den größten Teil ihres Lichts im infraroten Teil des Spektrums, und Untersuchungen wie SDSS, 2MASS und WISE haben sie zu Tausenden entdeckt. Es stellt sich heraus, dass auf 4 massereichere Sterne etwa 1 Brauner Zwerg kommt. Obwohl sie zahlreich sind, tragen sie also nur einen sehr kleinen Bruchteil der normalen Materie in unserer Galaxie bei. Darüber hinaus deuten Mikrolinsen-Experimente zum galaktischen Bulge und den Magellanschen Wolken darauf hin, dass es zwar viele Braune Zwerge anderswo in unserer Galaxie gibt (z . B. Alcock et al. 2000 ; Novati et al. 2008 ), aber nicht genug, um einen großen Beitrag zu leisten zur Dunklen Materie, und so erscheinen die Ergebnisse aus unserer Sonnennachbarschaft repräsentativ für die Galaxie als Ganzes.

Ich hatte gedacht, dass wir nur deshalb über Exogasriesen Bescheid wissen, weil sie in den Sternen, die sie umkreisen, ein Wackeln hervorrufen. Aber wie wäre es, wenn Braune Zwerge keinen Stern umkreisen? Wenn wir Braune Zwerge nicht sehen können, wie wurden sie dann gezählt? Einige Zitate wären hilfreich.
@HopDavid Wir können Braune Zwerge sehen. Ich werde einige Referenzen einfügen.
IIRC können Sie auch die Dichte der Braunen Zwerge abschätzen, indem Sie überprüfen, wie oft die Objekte weiter entfernte Sterne verdunkeln.
@WayfaringStranger Das ist mir neu - bist du sicher, dass du nicht Mikrolinsen meinst, wovon ich spreche? Transite treten für Braune Zwerge im Orbit um Sterne auf, aber da ihre Radien nicht von Riesenplaneten zu unterscheiden sind, könnten Sie einen Braunen Zwerg nicht von einem planetaren Masseobjekt unterscheiden. Können Sie auf ein Projekt hinweisen, das frei schwebende Braune Zwerge über die Verfinsterung von Hintergrundsternen findet?
@RobJeffries Kann nicht auf einen hinweisen. Lesen Sie dies vor einigen Jahren, als die Leute behaupteten, dunkle Materie sei nichts weiter als Schurkenplaneten und kleine Sterne; normale Materie in verdichteter Form, die einfach zu dunkel war, um sie zu sehen. Indem Sie die erforderliche Dichte kennen, um galaktische Rotationskurven abzugleichen, können Sie vorhersagen, wie oft Sterne von solch großen, dunklen Objekten verfinstert werden sollten. Die Photometrie hat nicht so viele einmalige Ereignisse wie nötig gefunden. Das war vor WMAP-Daten, also hat sich die Welt weiterentwickelt. Möglicherweise war Mikrolinsen beteiligt, aber wie gesagt, ich finde keine aktuellen Informationen.
@WayfaringStranger Hmm. Ich glaube, du hast kein RC. Ich denke, der Effekt eines solchen Transits ist tatsächlich eine Gravitationslinsenvergrößerung (um einen großen Faktor, wenn die Ausrichtung perfekt ist), keine Sonnenfinsternis. Das zeigen die Microlensing-Umfragen wie MACHO und MOA. Hier ist eine Abhandlung über Transite adsabs.harvard.edu/abs/2004ApJ...604..379D in der MACHO-Durchmusterung: Ich kann auf Anhieb nichts anderes als Doppelsterne und Planeten erwähnen, die den Stern umkreisen, den sie durchqueren.
@RobJeffries Könnte sein, es ist eine Weile her. Könnte auch schlechter Journalismus gewesen sein. Das ist ziemlich üblich.

Braune Zwerge sind hell im Radio. Sie geben viel Licht ab, nur wenig sichtbares Licht.

Eine der Eigenschaften der Dunklen Materie ist, dass sie auch das Licht nicht verdeckt. Interstellarer Staub (der aus vielen größeren Partikeln in der Größe eines Planeten bestehen kann) neigt dazu, Licht zu verdunkeln, selbst wenn er kein Licht aussendet. Da es weder Licht emittiert noch verdeckt, können wir also ausschließen, dass es sich um Braune Zwerge, Staub oder so ziemlich alles dazwischen handelt.

Es könnte ein Feld aus leichten Schwarzen Löchern sein, aber das erscheint unwahrscheinlich, da Schwarze Löcher sowohl selten als auch im Allgemeinen von Beweisen für ihre Entstehung umgeben sind. Es ist unvernünftig anzunehmen, dass es riesige Schwärme von leichten Schwarzen Löchern gibt, die einen großen Teil der Masse im Universum ausmachen.

Exotische Materie erscheint uns fremd, ist aber gar nicht so ungewöhnlich. Wir wissen bereits, dass Neutrinos existieren und tatsächlich sehr häufig vorkommen. Neutrinos passieren normale Materie nahezu ungehemmt. Sie können nicht das sein, woraus dunkle Materie besteht, weil sie sich wie Photonen mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, während viele dunkle Materie relativ stationär ist. Es scheint vernünftig zu glauben, dass es sich um eine Form exotischer Materie handelt, die nicht mit Licht interagiert. Es ist für uns seltsam, aber es scheint sehr konsistent mit dem zu sein, was wir über Teilchenphysik wissen.

Neutrinos haben Masse und bewegen sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit. Es wird allgemein angenommen, dass sich Neutrinos im kosmischen Neutrinohintergrund jetzt mit erheblich geringerer als Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, weil ihre Ruhemassenenergie ihre kinetische Energie übersteigt.
Kalte Braune Zwerge wären im Radio nicht unbedingt hell.
Warum sind Braune Zwerge nicht die dunkle Materie?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v