Что такое темная материя?

[Дмитрий Вибе]

Эти частицы взаимодействуют только гравитационно. Если же утверждается, что они сосредоточены именно в гало, то нужно придумывать механизм, объясняющий как они туда могли попасть.

А если они не попадали туда, а изначально там были?

[Markab]

Эти частицы взаимодействуют только гравитационно. Если же утверждается, что они сосредоточены именно в гало, то нужно придумывать механизм, объясняющий как они туда могли попасть.

А если они не попадали туда, а изначально там были?

Не понял  вопрос. Галактика ведь не была "изначально"  какой мы видим ее сейчас, а сформировалась. Поэтому, если такие частицы в гало действительно есть необходимо ответить на ряд вопросов.
1) Как эти частицы попали в гало?
2) Откуда при своей значительной массе частицы приобрели такой большой импульс, по сравнению с обычным веществом(=водородом)?
3) При гравитационном сжатии из этих частиц должны сразу образовываться компактные объекты, в том числе, ЧД. Тогда, почему мы не наблюдаем множество рентгеновских источников в гало галактик?
4) Свет должен рассеиваться на таких частицах не так как на водороде, однако никакого осбого рассеяния мы не наблюдаем. 

[Дмитрий Вибе]

Поэтому, если такие частицы в гало действительно есть необходимо ответить на ряд вопросов.
1) Как эти частицы попали в гало?
2) Откуда при своей значительной массе частицы приобрели такой большой импульс, по сравнению с обычным веществом(=водородом)?

Мы же не пытаемся объяснить наличие звезд гало тем, что их выбрасывает из диска, не задаем вопроса, как эти звезды попали в гало. Они находятся в гало, потому что они там образовались. Звездные гало дисковых галактик -- это самые старые их части. То есть, сначала образуется гало, потом диск. Точнее, согласно модели CDM сначала образуется гало из темной материи, а потом оно служит чем-то вроде затравки для образования "светящейся" галактики. С этой точки зрения частицы не попали в (темное) гало: они и есть гало.

3) При гравитационном сжатии из этих частиц должны сразу образовываться компактные объекты, в том числе, ЧД. Тогда, почему мы не наблюдаем множество рентгеновских источников в гало галактик?

Образование компактных объектов (звезд) из "обычного" вещества возможно благодаря тому, что оно способно диссипировать энергию. Коллапс бездиссипативного вещества возможен только в том смысле, в котором он возможен, например, для шаровых скоплений. Но какая будет временная шкала этого коллапса для объекта из ВИМПов масштаба гало? Я не знаю, не специалист.

4) Свет должен рассеиваться на таких частицах не так как на водороде, однако никакого осбого рассеяния мы не наблюдаем. 

Возможно, что наблюдаем -- если считать таким рассеянием гравитационное линзирование.

[Markab]

Они находятся в гало, потому что они там образовались. Звездные гало дисковых галактик -- это самые старые их части. То есть, сначала образуется гало, потом диск. Точнее, согласно модели CDM сначала образуется гало из темной материи, а потом оно служит чем-то вроде затравки для образования "светящейся" галактики. С этой точки зрения частицы не попали в (темное) гало: они и есть гало.

Предположим, что это так. Но, учитывая значительную массу этих частиц достаточно большая их доля должна быть сосредоточена и в спиральных рукавах, что немедленно ускорят время эволюции звезды и смещает пределы на компактные объекты. Во-вторых, известно, что в шаровых звездных скоплениях сосредоточены звезды второго поколения, их появление соотносится со временем зарождения галактики. К тому же ШЗС расположены как раз на периферии, следовательно, мы вправе ожидать там наличие темной материи, но скогласно косвенным признакам она там не обнаруживается.   

Образование компактных объектов (звезд) из "обычного" вещества возможно благодаря тому, что оно способно диссипировать энергию. Коллапс бездиссипативного вещества возможен только в том смысле, в котором он возможен, например, для шаровых скоплений. Но какая будет временная шкала этого коллапса для объекта из ВИМПов масштаба гало?

Простите, не очень понял. В чем отличие сжатие обычной водородной глобулы от гипотетической глобулы, состоящей из темной материи? В обоих случаях гравитационное сжатие будет приводить к росту температуры, но в первом  варианте возможно зажигание ядерной реакции, а во - втором нет. Характерное время сжатия водородной глобулы примерно известно, а значит можно оценить время сжатия глобулы из темной материи. Поэтому, в результате сжатия темнй материи, должны получаться разного рода компактные объекты. Правда в настоящее время компактные объекты в гало не обнаружены. По крайней мере в массовом количестве.

4) Свет должен рассеиваться на таких частицах не так как на водороде, однако никакого осбого рассеяния мы не наблюдаем. 

Возможно, что наблюдаем -- если считать таким рассеянием гравитационное линзирование.

Обычно удается найти объект, на котором производится линзирование. Как правило, это оказывается какая то далекая галактика. С помощью эффекта линзирования пока еще не был найден ни один компактный объект, по крайней мере звездной массы. А в гало сосредоточена значительная масса, поэтому эффект линзирования от гало если и будет применяться, то на значительных расстояниях. Это можно оценить т.к. к ГЛ можно применять для оценки формулы, используемые для обычных тонких линз. Поэтому, линзирование от гало наблюдаться не может, а рассеяние пока не обнаружено. 

[Emil]

Простите, не очень понял. В чем отличие сжатие обычной водородной глобулы от гипотетической глобулы, состоящей из темной материи? В обоих случаях гравитационное сжатие будет приводить к росту температуры, но в первом  варианте возможно зажигание ядерной реакции, а во - втором нет.

Первый случай отличается от второго тем, что на этапе сжатия происходит охлаждение облака за счёт излучения, что невозможно, по определению, во втором случае. В результате, скорость теплового движения частиц обычной материи в облаке становится меньше второй космической, чего не происходит с тёмной материей. Не так ли?

[Дмитрий Вибе]

Emil меня опередил!

Простите, не очень понял. В чем отличие сжатие обычной водородной глобулы от гипотетической глобулы, состоящей из темной материи? В обоих случаях гравитационное сжатие будет приводить к росту температуры, но в первом  варианте возможно зажигание ядерной реакции, а во - втором нет.

Рост температуры в сжимающемся газовом облаке сам по себе приводит не к зажиганию термоядерных реакций, а к установлению гидростатического равновесия и остановке сжатия.

Тут есть три случая:

1) сжатие глобулы в наше время происходит при наличии тяжелых элементов. Это означает, что тепловая энергия, выделяющаяся при сжатии, может эффективно высвечиваться в окружающее пространство -- через тепловое излучение пыли, через излучение в линиях СО и других. Это означает, что повышение температуры (и, соответственно, теплового давления) не препятствует сжатию до тех пор, пока глобула не станет непрозрачной для собственного излучения. Если бы высвечивания энергии не было, не было бы и звезд.

2) сжатие чисто водородного облака должно происходить иначе -- из-за отсутствия тяжелых элементов. Как именно, пока неясно. Некоторое высвечивание может обеспечить молекула водорода. Она может обеспечить в газе температуру не ниже 100 К. Чтобы такое облако все-таки сжалось, оно должно быть очень массивным -- отсюда и идея о том, что первозвезды имели массы порядка тысяч солнечных масс.

3) облако из частиц, которые взаимодействуют только гравитационно, образовывать компактный объект не может -- у него нет эффективного способа терять энергию. Конечно, тут нужны уточнения о временных шкалах и о том, что такое компактность.

Характерное время сжатия водородной глобулы примерно известно, а значит можно оценить время сжатия глобулы из темной материи.

Еще раз подчеркну, что сжатие газовой глобулы и поведение облака гравитирующих частиц -- это кардинально разные процессы.

К тому же ШЗС расположены как раз на периферии, следовательно, мы вправе ожидать там наличие темной материи, но скогласно косвенным признакам она там не обнаруживается.   

Тут уже я не понял. Именно на периферии она и обнаруживается!

Обычно удается найти объект, на котором производится линзирование. Как правило, это оказывается какая то далекая галактика. С помощью эффекта линзирования пока еще не был найден ни один компактный объект, по крайней мере звездной массы.

Событий микролинзирования на компактных объектах звездных масс зафиксировано множество. Есть работы, в которых искажения форм далеких галактик объясняются линзированием на темных гало, но тут, конечно, еще нужно разбираться.

[Markab]

Первый случай отличается от второго тем, что на этапе сжатия происходит охлаждение облака за счёт излучения, что невозможно, по определению, во втором случае. В результате, скорость теплового движения частиц обычной материи в облаке становится меньше второй космической, чего не происходит с тёмной материей. Не так ли?

Это справедливо только в том случае, когда облако(глобула) состоит только из одной темной материи. В нашем случе это не так. Учитывая массу предполагамых частиц ~1000 Mp, а так же соотношение масс с обычным веществом, можно предположить, что в облаке на 1 массивную частицу будет приходится несколько десятков атомов водорода. Поэтому потери энергии на излучение обязательно будет. Другое дело, что в виду огромного отличия  масс частиц обмен энергией(=температурой) между водородной компонентой облака и темной материей будет проходить более медленно, по сравнению с классическим случаем. Но потери энергии, а следовательно и сжатие должны быть.

[Дмитрий Вибе]

Учитывая массу предполагамых частиц ~1000 Mp, а так же соотношение масс с обычным веществом, можно предположить, что в облаке на 1 массивную частицу будет приходится несколько десятков атомов водорода.

Люди все еще спорят о том, есть темная материя вообще или нет. Что можно говорить о соотношении масс, об относительной концентрации частиц? Предположить-то можно все, что угодно...

Поэтому потери энергии на излучение обязательно будет. Другое дело, что в виду огромного отличия  масс частиц обмен энергией(=температурой) между водородной компонентой облака и темной материей будет проходить более медленно, по сравнению с классическим случаем. Но потери энергии, а следовательно и сжатие должны быть.

"Обязательно будет...", "должны быть..." Чтобы частицы темной материи могли передавать энергию "нормальному веществу", между ними и теми же атомами водорода должны быть возможны неупругие столкновения. Как у ВИМПов с этим?

[Markab]

Люди все еще спорят о том, есть темная материя вообще или нет. Что можно говорить о соотношении масс, об относительной концентрации частиц? Предположить-то можно все, что угодно...

Есть оценка массы этих частиц и есть оценка их доля к обычному веществу. Тогда почему бы не оценить их содержание?? Я считаю, что темной материи  в виде ВИМПов нет, а доказательство строю от противного.

"Обязательно будет...", "должны быть..." Чтобы частицы темной материи могли передавать энергию "нормальному веществу", между ними и теми же атомами водорода должны быть возможны неупругие столкновения. Как у ВИМПов с этим?

Сложно сказать, судя по заявленным свойствам частиц неупругие столкновения невозможны. Но гипотетическая водородная глобула, содержащая ВИМПЫ сжиматься будет.

[Дмитрий Вибе]

Сложно сказать, судя по заявленным свойствам частиц неупругие столкновения невозможны. Но гипотетическая водородная глобула, содержащая ВИМПЫ сжиматься будет.

Будет, конечно. Только без ВИМПов.

[Markab]

Будет, конечно. Только без ВИМПов.

Хорошо, но тогда возникает такой вопрос: могут ли ВИМПы охлаждаться? Исходя из того, что ВИМПЫ не вступают в неупругие столкновения, они должны сохранять свою исходную температуру, полученную при рождении. Интересно было бы ее оценить. Кстати, что удерживает ВИМПы в гало?

[Дмитрий Вибе]

Кстати, что удерживает ВИМПы в гало?

По идее, ВИМПы, или аксионы, или белые карлики, или любые другие гравитирующие частицы, составляющие темное гало, должны просто двигаться по орбитам в гравитационном потенциале этого самого темного гало, то есть, в своем собственном. В гало их удерживает та же сила, что удерживает в нем обычные звезды, -- гравитация.

[Эркин]

А вот что пишут ученые астрономы Беркливеского универститета:

http://astron.berkeley.edu/~mwhite/darkmatter/dm.html

На картинке по ссылке найдите 3 отличия темной материи от светлой.

[Дмитрий Вибе]

Astrophysical Journal, 636:721-741, 2006 January 10

Кривые вращения галактик без небарионной темной материи

J. R. Brownstein and J. W. Moffat

Мы применяем модифицированный закон ускорения, полученный из эйнштейновской гравитации, и massive skew-symmetric field F (не знаю, как перевести) к задаче объяснения кривых вращения галактик без экзотической темной материи. Исследованы галактики низкой поверхностной яркости, высокой поверхностной яркости и эллиптическая галактика. Результаты сравниваются с результатами, полученными с помощью MOND, и с предсказаниями закона ускорения Ньютона-Кеплера.

[ущеко]

Astrophysical Journal, 636:721-741, 2006 January 10

Кривые вращения галактик без небарионной темной материи

J. R. Brownstein and J. W. Moffat

Мы применяем модифицированный закон ускорения, полученный из эйнштейновской гравитации, и massive skew-symmetric field F (не знаю, как перевести) к задаче объяснения кривых вращения галактик без экзотической темной материи. Исследованы галактики низкой поверхностной яркости, высокой поверхностной яркости и эллиптическая галактика. Результаты сравниваются с результатами, полученными с помощью MOND, и с предсказаниями закона ускорения Ньютона-Кеплера.

Приведите весь текст пожалуйста...

[Дмитрий Вибе]

Приведите весь текст пожалуйста...

Могу послать полный вариант на электронную почту.

[Markab]

Приведите весь текст пожалуйста...

Могу послать полный вариант на электронную почту.

И мне пожалуйста тоже.

[ущеко]

Приведите весь текст пожалуйста...

Могу послать полный вариант на электронную почту.

Отлично!
 Буду ждать.
Заранее благодарю.

[Дмитрий Вибе]

Смогу сделать только в четверг.

[Дмитрий Вибе]

Вот еще до кучи.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0601247