Ist es möglich, dass die gesamte Dunkle Materie aus Schurkenplaneten besteht (frei schwebender Planet)?

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Ist es möglich, dass die gesamte Dunkle Materie aus Schurkenplaneten besteht (frei schwebender Planet)? (und andere Dinge wie Asteroiden oder Meteoroiden)

Clausia
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Es wurde in den 90er Jahren ins Auge gefasst, dass ein Teil der dunklen Materie in Halos aus braunen Zwergen bestand. Dies wurde später durch das Fehlen einer indirekten Erfassung durch Lichtablenkung (sogenannte Mikrolinsen) ausgeschlossen.
Chris
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Um den Kommentar von @chris zu dichten, kalten, planetenähnlichen Objekten im interstellaren Raum unserer Galaxie zu erweitern, addieren Sie nicht mehr als 3% der zur Erklärung der galaktischen Rotationskurven ähnlicher Galaxien erforderlichen überschüssigen Massendichte. Diese Dinge sind da draußen, aber sie sind nicht die Antwort auf das Rätsel.
dmckee --- Ex-Moderator Kätzchen

Antworten:

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Zunächst möchte ich mit ein paar Ideen beginnen:

  1. Baryonische Materie : Baryonen sind Elementarteilchen aus 3 Quarks. Dies schließt Protonen und Neutronen ein, und der Begriff baryonische Materie bezieht sich auf Materie, die aus Baryonen wie Atomen besteht. Beispiele für nicht-baryonische Substanzen sind Neutrinos, freie Elektronen und andere exotische Substanzen.
  2. Dinge wie Planeten, Sterne, Staub usw. bestehen alle aus Atomen und werden daher als baryonische Materie klassifiziert.

Woher wissen wir, dass dunkle Materie im Universum vorhanden ist?

Astronomen messen die Anziehungskraft von Galaxien und Galaxiengruppen / -haufen basierend auf dem Verhalten von Objekten bei der Interaktion mit diesen Objekten. Einige Beispiele hierfür sind das Entfernen von Gezeitengas / Staub, die Umlaufbahn von Sternen in einer Galaxie und die Gravitationslinse von entferntem Licht aus einem großen Haufen. Damit bestimmen sie die Masse der Galaxie (oder Galaxiengruppe). Wir können die Masse einer Galaxie oder Gruppe auch bestimmen, indem wir sie betrachten und die Masse aller Objekte (wie Sterne, Staub, Gas, Schwarze Löcher und andere baryonische Materie) aufsummieren. Diese beiden Methoden geben uns zwar Näherungswerte, es ist jedoch klar, dass die Gravitationsmasse von Galaxien und Gruppen die baryonische Masse um den Faktor 10-100 übersteigt.

Als Astrophysiker dieses Phänomen zum ersten Mal entdeckten, mussten sie eine plausible Erklärung finden, und sie schlugen vor, dass es eine neue, unsichtbare Materie gibt, die als dunkle Materie bezeichnet wird. (Übrigens: Einige Astrophysiker haben auch andere Erklärungen wie die modifizierte Schwerkraft geliefert, aber bisher kann die Dunkle Materie die Beobachtungen am besten erklären.)

Okay, woher wissen wir, dass dunkle Materie keine baryonische Materie ist?

Es gibt einige Gründe, warum Astrophysiker wissen, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass dunkle Materie baryonisch ist. Erstens, wenn alle Sterne in einer Galaxie auf ein Objekt strahlen, das sie erhitzt, verursacht diese Wärme die Freisetzung von Strahlung, die als Wärmestrahlung bezeichnet wird , und jedes (baryonische) Objekt über null Kelvin (oder -273,14 Grad Celsius) sendet diese Strahlung aus. Dunkle Materie sendet jedoch überhaupt keine Strahlung aus (daher der Name dunkel!)

Wenn dunkle Materie baryonisch wäre, würde dies auch bedeuten, dass sie Licht emittieren könnte. Wenn wir einen Klumpen baryonischer Materie * in den Weltraum bringen würden, würde sich diese durch die Gravitation zusammenziehen und schließlich einen Stern oder ein Schwarzes Loch bilden ** - beides könnten wir sehen.

Also, aus diesen Gründen die Dunkele Materie in Galaxien und Galaxiengruppen / Cluster nicht kann baryonische sein, und so kann nicht Planet sein, tote Sterne, Asteroiden, usw. Es wäre auf jeden Fall nicht Planeten sein , da es keine Möglichkeit 10-100 mal die Masse der Sterne in einer Galaxie wären Planeten, da der Mechanismus zur Herstellung von Planeten von Supernovae abhängt und die Anzahl der Supernovae, die für die vielen Planeten benötigt werden, viel zu hoch wäre, um unsere Beobachtungen zu erfüllen. Ich hoffe, dass dies Ihre Frage beantwortet hat!

* vorausgesetzt, der Klumpen an baryonischer Materie war groß und die Menge, die es in Galaxien gibt, ist definitiv!

** Wir beobachten Schwarze Löcher nicht direkt, können aber Strahlung von ihren Akkretionsscheiben sehen.

Robbie
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Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, eine klare Erklärung zu verfassen. Ich habe eine Frage zu einem Punkt, dem ich folgen möchte. Habe ich Recht zu verstehen, dass im Gedankenexperiment an einem "Klumpen dunkler Materie", wenn es nicht baryonisch ist, es sich auch gravitativ zusammenziehen sollte? Dies folgt aus der Existenz Ihres ersten Absatzes, es sei denn, es ist so exotisch, dass es die Umlaufbahnen von Sternen um Galaxien beeinflussen kann, aber nicht mit seiner eigenen Art interagiert. Macht das Sinn?
Papageientaucher
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@Puffin Ich bin mir nicht sicher, ob ich vollständig verstehe, was Sie fragen, aber dunkle Materie interagiert mit anderen dunklen Materien - diese Interaktion ist jedoch rein gravitativ. Baryonische und dunkle Materie interagieren ebenfalls nur durch die Schwerkraft, aber die baryonische Materie interagiert mit anderen baryonischen Materien durch Schwerkraft, Elektromagnetismus, Kernkräfte usw. Da die baryonische Materie auf diese Weise interagiert, kann sie durch Strahlung und andere Mittel "Energie verlieren", um sich jedoch zusammenzuziehen Da dunkle Materie keine Möglichkeit hat, "Energie zu verlieren", kann sie sich nicht so effizient zusammenziehen. Beantwortet das deine Frage?
Robbie
Vielen Dank. Ihre Antwort deckt es gut ab, denke ich. Mein Wissen ist hier eher schuppig und muss einen großen Sprung machen. Wollen Sie damit sagen, dass zum Beispiel Gravitationswellen ein Mittel darstellen, mit dem Materie Orbitalenergie und damit zwischen den beiden Materietypen Baryonisch und Dunkel verlieren kann, und dass konventionelle Materie Sterne und Galaxien bilden kann, während dunkle Materie weiter verteilt bleibt? ?
Papageientaucher
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Ja, Gravitationswellen sind eine Möglichkeit für Materie, Energie zu verlieren (obwohl sie sehr gering ist). Wenn sich eine Gaswolke zusammenzieht, erwärmt sie sich und diese Wärme strahlt ab, kühlt das Gas ab und lässt es sich immer mehr zusammenziehen. Dies ist der Grund, warum Materie Sterne und Planeten und solche coolen Dinge bilden kann, dunkle Materie jedoch nicht.
Robbie
OK, danke, es ist viel klarer mit dem Wärmebeispiel.
Papageientaucher