Wenn der Halo aus Dunkler Materie unserer Galaxie so groß und diffus ist, warum ist dann die gewöhnliche Materie darin so viel lokalisierter und kompakter?

Ich habe gerade gelesen, dass der Halo aus dunkler Materie unserer Galaxie auf einen Durchmesser von 1,5 m Lj geschätzt wird, verglichen mit dem Durchmesser der sichtbaren Galaxie von 100.000 Lj, was zur Erklärung der Sternrotationskurven benötigt wird.

Warum sollte das sein? Womit ich meine, warum sollte "gewöhnliche" Materie auf einem viel kleineren Raum so lokalisiert und vergleichsweise dicht geworden sein, als das DM, dessen Anziehungskraft sie hervorgebracht hat?

Wenn DM das 4-fache ist, aber über diese Größe verteilt, muss es auch sehr diffus sein, in diesem Fall scheint ein sehr großer Teil des DM (fast) null Einfluss auf die galaktische Rotation zu haben, da es (wahrscheinlich ungefähr?) einheitlich und außerhalb der sichtbaren Galaxie, also wie in einer einheitlichen Hülle, sollte es auch wenig oder keinen Netto-Gravitationseffekt geben.

Sollte das nicht damit zusammenhängen, dass gewöhnliche Materie „kleben“ kann? Zumindest teilweise?

Antworten (1)

Um deine zwei Fragen zu beantworten:

  1. Fast per Definition interagiert Dunkle Materie überhaupt nicht (oder nur sehr schwach) mit sich selbst oder anderer Materie. Es gibt daher seine Energie nicht als beispielsweise elektromagnetische Strahlung ab. "Normale" Materie ist in der Lage, kinetische Energie abzubauen und kann dadurch tiefer in einen Potentialtopf fallen.

  2. Ja, dunkle Materie ist extrem diffus. Seine Auswirkungen sind nur auf sehr großen Längenskalen zu spüren. Die dunkle Materie, die jenseits eines bestimmten galaktischen Radius existiert, hat tatsächlich fast keinen Einfluss auf die Rotation der Materie innerhalb dieses Radius (sie hat einen gewissen Einfluss, weil sie wahrscheinlich nicht genau kugelsymmetrisch ist). Der Punkt ist, dass die Rotationskurven von Spiralgalaxien bis zum Rand der sichtbaren Materie flach bleiben, obwohl die Dichte der sichtbaren Materie abnimmt. Die Menge an sichtbarer Masse, die in diese Radien integriert ist, reicht nicht aus, um die beobachtete Zentripetalbeschleunigung zu erklären. Die Diskrepanz kann erklärt werden, indem man dunkle Materie postuliert, die innerhalb dieses Radius existiert. Allerdings ist diese dunkle Materie in der Minderheitder Dunklen Materie in einer Galaxie, von der angenommen wird, dass sie größtenteils in galaktischen Halos existiert und die nur (stark) die Dynamik der am weitesten entfernten umlaufenden Objekte oder Satellitengalaxien beeinflusst.

Der Punkt wird durch dieses Diagramm von Klypin et al. (2001) , die zeigt, wie die verschiedenen Komponenten zur Rotationskurve der Milchstraße als Funktion des galaktischen Radius beitragen. Beachten Sie, wie die Scheibe + Ausbuchtung (normale Materie) den Beitrag der dunklen Materie (Halo) bis zu Radien von mehr als 13 kpc dominiert, was etwa dem 4-fachen der Skalenlänge des exponentiellen radialen Dichteabfalls für die Milchstraßenscheibe entspricht.

Rotationskurvenmodellierung der Milchstraße

Nicht sicher, was " die exponentielle Skalierungslänge für die Milchstraßenscheibe " bedeutet?
Punktgenaue Antwort. Um ein bisschen coole Überlieferung hinzuzufügen: Dies ist auch der Grund für die dunkle Materie "Wind". Die Galaxie rotiert durch die Wolke aus Dunkler Materie, die sich im Mittel "in Ruhe" befindet. Warum der Unterschied? Die diffuse Protogalaxie hatte einen kleinen anfänglichen Drehimpuls. Die Baryonen werden durch die Emission von Photonen gekühlt, wodurch der Drehimpuls erhalten bleibt. Dadurch wird der kleine Drehimpuls durch die Abkühlung viel stärker ausgeprägt, was zu rotierenden Galaxien führt.
RBarryYoung Es bedeutet, dass die Dichte der Scheibe exponentiell in radialer Richtung abfällt, mit einer Skalenlänge von etwa 3 kpc.
Lohnt es sich, eine Sprache hinzuzufügen, die die Möglichkeit einer dynamischen Kühlung in einem kollisionsfreien Gas anerkennt, wie es für Systeme der dunklen Materie gelten kann?
Wenn der Halo aus Dunkler Materie unserer Galaxie so groß und diffus ist, warum ist dann die gewöhnliche Materie darin so viel lokalisierter und kompakter?
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