หากสสารมืดทำให้เกิดแสงสว่างเราจะรู้ได้อย่างไรว่าสิ่งต่าง ๆ บนท้องฟ้าเป็นที่ที่เราคิดว่าเป็นอย่างไร


28

เราวัดการเคลื่อนไหวตำแหน่งและสิ่งอื่น ๆ ของวัตถุในอวกาศเพราะแสงและสิ่งที่เราสามารถวัดได้ แต่เท่าที่ฉันรู้ว่ามันควรจะมีสสารมืดจำนวนมากในอวกาศที่มีมวลและขนาดที่เราไม่รู้จักและเนื่องจากมันมีมวลจึงมีแรงโน้มถ่วงและสามารถทำให้แสงโค้งได้

ฉันรู้ว่าฟิสิกส์สามารถคำนึงถึงแรงดึงดูดของดวงดาวและสิ่งต่าง ๆ มากมายในอวกาศ แต่พวกเขาจะแน่ใจได้อย่างไรในการวัดของพวกเขา (โดยเฉพาะตำแหน่ง) ถ้าพวกเขาไม่รู้ว่าแสงนั้นเบี่ยงเบนจากเส้นตรงอย่างไร


การวิเคราะห์ astrometry ของ Gaia นั้นจำเป็นต้องคำนึงถึงผลกระทบจากเลนส์ของดวงอาทิตย์ดาวเคราะห์และดาวเคราะห์น้อยที่สำคัญ แต่ไม่ใช่สสารมืดซึ่งมีแนวโน้มว่าเป็นเนื้อเดียวกันในระดับท้องถิ่นนอกเหนือจากการมุ่งเน้นความโน้มถ่วงที่เกิดจากดวงอาทิตย์
Rob Jeffries

คำตอบ:


24

ρ~10-19 กรัม / ซม.3(ดูเช่นBovy & Tremaine (2012) ) ซึ่งหมายความว่ามีประมาณ0.001-0.01Mของสสารมืดต่อลูกบาศก์พาร์เซก - จำนวนเล็กน้อยที่ส่าย พาร์เซก 1,000 ลูกบาศก์ลูกบาศก์จะมีสสารมืดประมาณหนึ่งดวง - และนั่นคือลูกบาศก์พาร์เซกยาว 10 พาร์ในแต่ละด้าน! ตอนนี้การแพร่กระจายของสสารมืดในกาแลคซีไม่ใช่เนื้อเดียวกัน - ตามมาโดยคร่าวๆรายละเอียด Navarro-Frenk-Whiteลดความหนาแน่นลงจากใจกลางกาแลคซี - แต่ในระดับพาร์เซก (และแน่นอนในระบบสุริยะ ) เราสามารถพิจารณาว่ามันมีความหนาแน่นสม่ำเสมอ

ในระดับเล็ก ๆ แล้วเรามีความเป็นเนื้อเดียวกันโดยประมาณและความหนาแน่นต่ำ ซึ่งหมายความว่าเอฟเฟกต์เลนส์ความโน้มถ่วงใด ๆ จากสสารมืดควรมีค่าต่ำมากหรือยกเลิกตัวเองซึ่งเกิดจากการหายใจเข้าที่มีสสารขนาดใหญ่เป็นก้อน อย่างไรก็ตามกลุ่มดังกล่าวไม่น่าจะเกิดขึ้นเพียงลำพังผ่านการมีปฏิสัมพันธ์ของสสารมืดกับตัวเอง (ถ้าเราลดสมมุติฐานของMachoซึ่งเท่าที่ฉันรู้ปัจจุบันยังไม่ได้รับการสนับสนุน)

อย่างไรก็ตามในสเกลแห่งอวกาศนั้นสสารมืดอาจมีผลกระทบบางอย่าง เลนส์ที่ไม่ดีเป็นปรากฏการณ์ที่พบได้ทั่วไปในกระจุกกาแลคซีซึ่งอาจมีสสารมืดสูงมาก มีหลายเทคนิคที่ใช้ในปัจจุบันรูปแบบการกระจายมวลของกาแล็คซี่เลนส์ (ดูเป็นวิธีการ KSB + ) และเพื่อสร้างภาพและตำแหน่งของกาแล็คซี่เดิมผ่านdeconvolution (ดูสังกัดและ Magain ; ตัวอย่างภาพจะได้รับที่นี่ ) อย่างไรก็ตามฉันไม่คุ้นเคยกับเทคนิคทั้งสองดังนั้นฉันจึงไม่สามารถให้ภาพรวมที่ดีแก่คุณได้

Even large-scale lensing has large mass requirements. zephyr pointed out that the foreground object that created the Einstein cross contained 1010M of dark matter (van de Ven et al. (2010)). That is enormous!


2
Just to add some additional numbers on the other end of the scale to this great answer: The Einstein Cross, a well-known strong lensing event, is caused by 1010M of dark matter (source). And that is generally a "weaker" strong lensing event. That just gives you the scale of mass needed to cause the effects OP asks about in their question.
zephyr

Wow, great answer! Thanks! This was something I've been wondering for quite some time, I'll make sure to check all the links!
Sebastian Araneda

I've asked a related question.
uhoh

1
There's an NFW profile, and they didn't ask anyone with an S surname to be coauthor? such a missed opportunity.
Emilio Pisanty

@EmilioPisanty They could have asked Sérsic, but he was doing his own thing.
HDE 226868
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.