Kann dunkle Materie in Form von Planeten, Galaxien usw. gefunden werden?

Wenn dunkle Materie wie normale Materie Schwerkraft hat, kann sie dann auch Planeten, Sonnensysteme usw. bilden? Jede Antwort wird geschätzt.

Planeten und Sterne, nein. Kugelhaufen und Galaxien, ja.

Kleine Schuppen

Um zu relativ kompakten Objekten wie Planeten, Sternen und sogar den diffuseren sternbildenden Wolken zu kondensieren, müssen Partikel in der Lage sein, ihre Energie abzuleiten. Wenn sie dies nicht tun, verbieten ihnen ihre Geschwindigkeiten, etwas zu bilden.

"Normale" Teilchen, dh Atome, tun dies durch Kollision. Wenn Atome kollidieren, werden sie angeregt, und wenn sie sich anregen, emittieren sie Strahlung, die das System verlässt und Energie abführt. Auf diese Weise kann sich ein Ensemble von Partikeln zu einem weniger energetischen System entspannen und schließlich zu z. B. einem Stern kondensieren. Zusätzlich bewirken die Kollisionen, dass mehr energetische Partikel Energie an die weniger energetischen abgeben, wodurch das Ensemble ein thermodynamisches Gleichgewicht erreicht , dh alle Partikel haben im Durchschnitt die gleiche Energie.

Dunkle Materie kann per Definition nicht kollidieren und strahlen, und daher halten Teilchen, die mit einer bestimmten Energie in eine Potentialwanne eintreten, diese Energie auf so kleinen Skalen wie Sternen und Planeten aufrecht. Sie beschleunigen also in Richtung des Zentrums, verlangsamen sich dann nach der nächsten Annäherung an das Zentrum und verlassen das System schließlich mit der gleichen Energie wie zuvor (wenn es zunächst ungebunden war). Dies macht es für kollisionsfreie Materie unmöglich, so kleine Objekte zu bilden.

Große Skalen

Auf der Skala von Galaxien ermöglichen verschiedene Relaxationsmechanismen jedoch, dass dunkle Materie eine Struktur bildet. Dies ist der Grund, warum Sie in reinen N-Körpersimulationen des Universums wie der Millenniumsimulation Galaxien sehen. Die Größen dieser Strukturen hängen von der Auflösung ab, werden jedoch in Millionen von Sonnenmassen gemessen.

Die Entspannungsmechanismen umfassen:

Dies ist wie das Aufwickeln von Galaxienarmen, jedoch eher im Phasenraum als im realen Raum.

Dies geschieht, wenn Partikel so nahe kommen, dass ihre Flugbahnen exponentiell voneinander abweichen.

$\Phi$$\Phi$

$v_p$$v\gg v_p$$v\ll v_p$$v\sim v_p$$v$$v_p$$v \gtrsim v_p$$v$$v_p$

Weitere Informationen zu diesen Mechanismen finden Sie in Mo, Bosch & Whites Galaxy Formation and Evolution .