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) ) ซึ่งหมายความว่ามีประมาณ0.001-0.01M⊙ของสสารมืดต่อลูกบาศก์พาร์เซก - 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.