Würde Dunkle Materie Gravitationswellen absorbieren?

Würden die riesigen und scheinbar diffusen Wolken dunkler Materie, die um unsere Galaxie (und die meisten anderen) schweben, Gravitationswellen absorbieren? Haben wir deshalb vielleicht noch keine entdeckt?

Wenn DM Gravitationswellen absorbierte, würde die gewonnene Energie möglicherweise über sehr niederfrequente Strahlung von Temperaturerhöhungen nachgewiesen werden.
Der Absorptionsquerschnitt wäre sehr klein, es sei denn, es gibt einen speziellen Weg für dunkle Materie, sich an die Schwerkraft zu koppeln (was sie viel, viel mysteriöser machen würde, als sie bereits ist). Ich werde eine Referenz nachschlagen oder etwas aufschreiben, wenn ich mehr Zeit habe, aber die Antwort hier ist sehr nah an "nein".
@Jerry Schirmer: Danke. Es war nur ein zufälliger Gedanke, der mir kam und mir als eine Frage erschien, an die Physiker vielleicht noch nicht gedacht haben. Ich dachte mir, das hätten sie wahrscheinlich.
@Michael Luciuk: Nun, wenn dunkle Materie wirklich dunkel ist (was alle Anzeichen dafür gibt), hätte sie keine Möglichkeit, die Energie wieder abzustrahlen, außer durch eigene Gravitationswellen. Ich denke, einer der Gründe, warum dunkle Materie nicht zu größeren Ansammlungen verschmelzen kann, ist, dass sie keine Möglichkeit hat, Energie auszustrahlen, und daher nicht wirklich langsamer werden kann.
Omnifarious: Wenn es Gravitationswellen mit gleicher Energie zurückstrahlt, die es absorbiert hat, würde es für die Gravitation "transparent" erscheinen. Wenn es weniger Gravitationswellenenergie zurückstrahlt als es absorbiert, würde seine Temperatur dann nicht steigen? Ich frage mich nur.
@Michael Luciuk: Seine Temperatur würde steigen, und das würde dazu führen, dass sich dunkle Materie mit einer durchschnittlich höheren Geschwindigkeit bewegt. Wenn man darüber nachdenkt, ist das wahrscheinlich nicht mit der Tatsache vereinbar, dass dunkle Materie lose um Galaxien herum zusammengeballt erscheint. Sie hat immer noch die meiste Energie, die sie beim Urknall hatte, aber wenn sie mehr von Gravitationswellen aufgesaugt hätte, hätte sie wahrscheinlich sogar zu viel für die diffuse Wolke, die jetzt existiert. Es hätte sich wahrscheinlich viel gleichmäßiger im gesamten Universum verteilt.
@Jerry Schirmer ""es sei denn, es gibt eine spezielle Möglichkeit für dunkle Materie, sich an die Schwerkraft zu koppeln (was sie viel, viel mysteriöser machen würde, als sie bereits ist)"" Aha, zu welchem ​​Zweck wurde / wird die dunkle Materie angenommen? nützlich zum?

Antworten (2)

Es ist sehr schwierig, Gravitationswellen zu erkennen, weil die Schwerkraft eine so schwache Kraft ist. Aus dem gleichen Grund ist es jedoch sehr schwierig, Gravitationswellen zu dämpfen. Wir wissen, dass sich dunkle Materie in Bezug auf ihre Zustandsgleichung und Kopplung ähnlich wie „normale Materie“ verhält, sodass sie Gravitationswellen nicht effizienter absorbieren kann, was im Wesentlichen überhaupt nicht der Fall ist. (Außerdem: Der Ausdruck „Schwerkraftwellen“ beschreibt ein Phänomen, das bei der Wolkenbildung beobachtet wird, und hat nichts mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu tun, wie Google Ihnen sagen wird.)

""Wir wissen, dass sich dunkle Materie ähnlich wie 'normale Materie' verhält, was ihre Zustandsgleichung und Kopplung anbelangt"" Wir "wissen"? Soweit ich weiß, ist "dunkle Materie" ein Ad-hoc-Postulat, um einige Probleme in der Kosmologie in Bezug auf die Schwerkraft zu erklären. Die vermutete Dunkle Materie muss sich "normal" zur Schwerkraft verhalten, ansonsten soll sie möglichst nicht nachweisbar sein. Falls also dunkle Materie existiert, wird sie wie normale Materie auf Gravitationswellen reagieren.
@Georg - Obwohl ich Ihrer Skepsis zustimme, wird die Menge an Beweisen für so etwas wie Dunkle Materie immer höher. Gravitationslinsenstudien sind die konkretesten Beweise, die ich kenne, insbesondere die Gravitationslinsen in der Nähe von Galaxien, die kürzlich kollidiert sind. Ihre Halos aus dunkler Materie verhielten sich deutlich anders als die sichtbare Materie, anders in einer Weise, die auf eine Art Masse hindeutete, die nur durch Schwerkraft interagiert. Obwohl seine Existenz fragwürdig ist, halte ich es nicht für so fragwürdig.
Ich habe meine Terminologie korrigiert. :-)
Nun, wenn Dunkle Materie nicht existiert, dann absorbiert sie auch keine Gravitationswellen. Meine Antwort bezieht sich auf das übliche LamdaCDM-Modell und die Einschränkungen, die wir daraus für die Natur der Dunklen Materie ziehen. Ich habe Details einfach weggelassen, weil das nicht die Frage war.

Um diese Diskussion zu beginnen, präsentiere ich ein paar Fakten über Gravitationswellen. Eine schwache lineare Schwerewelle ist eine Störung einer Hintergrundmetrik η A B mit der Gesamtmetrik

G A B   =   η A B   +   H A B .
Die Ricci-Krümmung erster Ordnung ist
R A B   =   1 2 ( ∂ C ∂ A H C B   +   ∂ C ∂ B H C A   −   ∂ A ∂ B H   −   ∂ C ∂ C H A B ) .
Das harmonische Messgerät ∂ C H C A   =   1 / 2 ∂ A H ergibt die Einsteinsche Feldgleichung
∂ C ∂ C H A B   −   1 2 η A B ∂ C ∂ C H   =   16 π G C 4 T A B ,
für den spurlosen Metrikterm H ¯ A B   =   H A B   −   ( 1 / 2 ) η A B H mit der einfachen Wellengleichung
∂ C ∂ C H ¯ A B   =   16 π G C 4 T A B .

Diese Schwerewelle interagiert mit einer Reihe von Testmassen, indem sie eine quadrupolare Bewegung induziert. Nehmen wir an, wir haben zwei solche Massen. Diese Massen befinden sich auf unabhängigen Geodäten, die je nach Variation eines die Massen verbindenden Vektors voneinander abweichen X A durch die Gleichung

D 2 X A D S 2   =   R A B C D X C U B U D .
Für schwache Schwerkraft können wir einstellen U B   ≃   ( 1 ,   0 ,   0 ,   0 ) , ein reiner zeitgerichteter 4-Vektor und die geodätische Abweichungsgleichung ist näherungsweise
D 2 X A D S 2   ≃   R A B X B .
In diese Gleichung kann man dann als Übung die Ricci-Krümmung eingeben. Nehmen wir nun an, dass es eine Verbindungsfeder zwischen den beiden Massen gibt
D 2 X A D S 2   ≃   D 2 X A D S 2   −   R A B X B ,
wobei nun die Gleichung eine Abweichung zwischen zwei nicht geodätisch bewegten Teilchen beschreibt. Da die Störkraft eine Feder ist, haben wir dann D 2 X A / D S 2   =   − k X A , was nur die aus Newtons zweitem Bewegungsgesetz bekannte Federgleichung ist.

Um diese Frage über die Wechselwirkung von Dunkler Materie mit Gravitationswellen zu beantworten, stellen wir uns diesen Frühling als die gegenseitige Wechselwirkung zwischen Teilchen vor. Die Federkonstante für DM ist sehr klein, für DM äußerst schwach wechselwirkend. Das Ergebnis ist, dass jegliche Wärme, die durch Gravitationswellen erzeugt werden könnte, E   =   ( 3 / 2 ) ⟨ k X 2 ⟩ =   k T wird sehr klein sein. Daher wird sich die Verwendung von DM als Mittel zur Erkennung von Gravitationswellen wahrscheinlich als frustrierend erweisen.

Das ist interessant. Leider bedeutet die Anzahl der beteiligten Symbole und Gleichungen, dass ich mehrere Tage (und viele Google-Suchen) verbringen müsste, um es zu verstehen.
Würde Dunkle Materie Gravitationswellen absorbieren?
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