A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

[Antares]

Ha épp a gravitációs hatása miatt tudtuk tetten érni, ráadásul ő alkotja a galaxisok anyagának nagy részét, akkor nem kéne a sötét anyagnak is legalább csillagokká csomósodnia? Vagy egyenesen fekete lyukakká? Vagy lehet, hogy ő kelt ugyan gravitációt, de rá magára nem hat a gravitáció?

Másrészt ha nem is csomósodik össze, de a galaxisok csillagainak mozgására olyan nagy hatással van, akkor nincs hatással ugyanúgy a Naprendszer bolygóira, és nem kellene ez kimutatható legyen a bolygók mozgásából?

[api]

A csomósodáshoz nem elég önmagában a gravitáció. Ha például egy bolygórendszer kialakulását, majd későbbi alakulását nézzük, amennyiben az egymáshoz közelítő anyagrészek nem tudnák valahogy leadni a csökkenő gravitációs potenciáljuk révén nyert mozgási energiájukat, akkor az annyira megnőne, hogy az egymás körül való egyre sebesebb kerengésük során ismét és ismét távolra vetődnének. Ha legalább három test mozog egymás körül a gravitáció hatására, elegendő időt várva mindig eljön az a helyzet, amikor valamelyikük kirepül a parittyahatás következtében. A csomósodás korlátlan folytatódásához elengedhetetlen, hogy a csökkenő gravitációs potenciálból származó mozgási energia valami olyan energiaformává (hővé) alakuljon, ami már nem alakul újra vissza gravitációs potenciállá.

A sötét anyag azért sötét, mert számunkra egyelőre észrevehetetlenül kevés kölcsönhatást mutat más anyagokkal. Az energiáját pedig csak valamilyen kölcsönhatások formájában tudná leadni. Valami kevés ilyen energiatranszport persze létezhet, mert valamennyire azért csomósodik, hisz galaxishalmaz méretű és még nagyobb felhőkbe összetömörült már, amiket fel is térképeztek a gravitációs lencsehatásuk alapján.

Bár Univerzum és galaxishalmaz méretű átlagolásban sokkal nagyobb sűrűséget mutat, mint a közönséges anyag, kisebb léptékben, például a Naprendszer méretére átlagolva viszont összehasonlíthatatlanul kevesebbet. Épp azért, mert az Univerzum életkora alatt még nem tudott annyira összecsomósodni, mint a közönséges anyag legcsomósabb részei, a bolygórendszerek. Amelyekben hallatlan sok közönséges anyag jut egységnyi térrészre, szemben azokkal az óriási ürességekkel, amelyek a galaxishalmazokban mutatkoznak.

[Rigel]

Az én tippem a probléma okára, hogy a sötét anyag részecskéje még saját magával sem lép kölcsönhatásba. Tudom, ezt a véleményemet gyakorlatilag senki nem osztja itt a fórumon, de szerintem csak azért, mert ez a lehetőség (ami nem is olyan elrugaszkodott, hiszen ilyen tulajdonságú részecske például a foton is!) végleg kizárja, hogy kísérletileg is vizsgálhassuk a sötét anyagot. Sokkal jobb az a hipotetikus helyzet, ha a sötét anyagnak van "sötét kölcsönhatása", sőt "sötét fotonja" ami bármekkora energiamennyiséget képes magára vállalni. Ekkor van remény arra, hogy közvetlenül is kimutassuk.

De a kérdésre visszatérve, egy teljesen kölcsönhatás mentes anyagfajta tényleg nem tud gravitációsan csomósodni, hiszen nincs hová leadnia a helyzeti energiából eredő plusz mozgási energiáját. Ha egy ilyen részecske belezuhan egy lokális gravitációs centrumba, mintha mi sem történt volna, átszáguld a középponton és a túloldalon pont olyan távolságra eltávolodik, mint amilyen távolságból indult. Akkor mégis miért mutatható ki, hogy a sötét anyag a "normális" látható anyag körül diffúz halokba tömörül, "csomósodik"? Szerintem azért, mert maga a közönséges anyag viszont le tudja adni a fölös energiát, és tényleg csomókba tud gyűlni a kölcsönös gravitációs vonzás hatására! Így viszont a normál anyag folyamatosan mélyíti a gravitációs kutat (gumilepedő mélyedés) maga körül, és az a sötét anyag-részecske, ami egyik oldalról indulva hosszú idő alatt átszáguld a lokális centrumon, a másik oldalon már nem juthat el ugyanolyan távolságig, előbb áll meg és fordul vissza, és ismét csak kisebb távolságra jut a másik oldalon, mivel az áthaladáshoz szükséges idő alatt folyamatosan meredekebbé válik a gravitációs kút téridő-görbülete. Azaz, maga a látható anyag ejti gravitációs csapdába az amúgy megfoghatatlan sötét anyagot.

[Antares]

Köszi mindegyik választ, így teljesen világos. Igen, erre nem gondoltam, hogy a csomósodásban ezek szerint milyen nagy szerepe van a többi kölcsönhatásnak is, hiszen mindig a gravitációt szoktuk okolni érte.

Arról jutott eszembe a kérdés, hogy mivel ez a sötét anyag velünk nem vagy alig hat kölcsön, lehetnének akár komplett párhuzamos világok is mellettünk, sötét anyag formájában, tehát sötét csillagok, sötét bolygók, azokon sötét emberek, amikről nem is tudnánk. Aztán rájöttem, hogy dehogy nem tudnánk, pont a gravitációjuk miatt. Tehát ilyenek még sem lehetnek.

[Rigel]

[srudolf]

És akkor mi van, ha minden anyag valamikor sötét volt és ahogyan csomósodik, úgy kifehéredik?
Mert:
Nem telt el elég idő, hogy minden kifeféredjen. És közben a fehér anyag egy részéből fekete lett.
vagy

Ennek a folyamatnak van egy olyan dinamikája, ami csak pár százalék fehér anyagot termel
mert
Sokkal több fekete lyuk létezik, mint ahogy azt képzeljük és nagy része a fekete anyagnak már beleesett a fekete lyukakba

Tudom, hogy valahogy ki lehet következtetni a csillagok életkorát. Van olyan öreg csillag mind a látható világegyetem kora?

[nyemi]

Sziasztok.
A Index Fórumon felvetődött (Astrojan) a sötét anyag=barionos anyag egyenlőség H2 molekula magyarázatával. Amit 1999 években felküldött IR spektroszkóppal végzett Hidrogén bőség is megerősített.
Idézett a Wikipédiáról:"Az Európai Űrügynökség (ESA) által a légkör fölé telepített IR spektroszkóppal sikerült kimutatni az atomos hidrogén mennyiségének 5-15-szörösét az NGC 891 számú, élével felénk néző galaxisban, amely mennyiség elegendő a hiányzó anyag molekuláris hidrogénként való értelmezéséhez."
Ezt a lehetőséget miért dobta el tudomány?

[Rigel]

[karit]

Nyilván scifi kategória, de ha a sötét anyag ennyire nem hat kölcsön, és a háttérsugárzásban sincs nyom az eredetére, akkor nem képzelhető el, hogy
- a Big Bang pillanatában már eleve "itt volt", bármit is jelentsen az az "itt";
- vagy, azért sem lehetne nyoma a háttérsugárzásban, mert csak később, az infláció beindulásakor vagy leállásakor "kristályosodott ki a térbe", annak következményeként?
Elnézést, ha ez arcpirító "szavannai" baromság.

[api]

Mit jelent akkor a Big Bang, ha a sötét anyag már ott volt? Csak az Univerzum "világos" összetevői keletkeztek utána? Mert mondá az úr, Legyen világosság?
Az infláció sokkal-sokkal előbb (kb.10^-33 s) volt, mint a CMB (380 ezer év).
A He4 gyakoriság és a barion/foton gyakoriságarány közötti alábbi összefüggést, a magfúziós folyamatok reakcióegyenleteinek nagy-pontosságú numerikus integrálásával kapjuk.

A ma megfigyelt He4 nagy része az elsődleges nukleonszintézisben keletkezett. Ennek alapján, továbbá a CMB mért hőmérsékletéből pedig már egyértelműen kijön a térfogategységre jutó átlagos barionszám (és tömeg) is, ami ezt a He4 gyakoriságot eredményezhette. (Az ábra a magok relatív gyakoriságát a hidrogénre vonatoztatva ábrázolja. A fotongyakoriságot a CMB hőmérsékletéből számítják.)

Az 2012-ig kiértékelt mérésekből ezen az úton kapott barionikus tömegsűrűség pedig csak a Világegyetem megfigyelt tágulási pályájához szükséges tömegsűrűség 4,63%+-0,24%-ra jön ki. (Ezt nem pusztán az ábra He4-re vonatkozó görbéje alapján számolták, hanem a sokkal érzékenyebb He3, H2, és Li7 görbék (és természetesen a rájuk vonatkozó mérések) figyelembevételével pontosították.
A világban egyszerűen nincs annyi maganyag (gravitáló tömeg), ami kiadná a nagy léptékű kozmológiai megfigyelések eredményeit.