Pourquoi les naines brunes ne sont-elles pas la matière noire?

Il ne semble pas y avoir assez de matière pour expliquer le fait que la vitesse de certaines étoiles situées loin du centre de la galaxie est presque la même que celle des étoiles trouvées plus près du centre de la galaxie, il semble donc qu'il devrait y avoir encore plus de matière : donc cette matière manquante est appelée matière noire. Il existe une sorte d'objet stellaire qui n'est pas assez massif pour produire sa propre lumière mais qui est beaucoup plus massif que Jupiter, alias naine brune. Puisqu'il n'est pas assez brillant pour être détecté par notre télescope spatial profond ni par ses homologues liés à la terre, ils devraient être nombreux dans les galaxies car je pense que ces objets se trouvent dans la plage moyenne entre les planètes et les étoiles. Cependant, il semble que la communauté scientifique ait exclu ce candidat potentiel à la matière noire sans balayer la galaxie inobservable de la Voie lactée ainsi que des milliards d'autres avec des spectres de lumière différents. Pourquoi les naines brunes ne sont-elles pas considérées comme des candidats à la mystérieuse matière noire?

Deux raisons.

1. Nous savons en regardant les courbes de rotation des galaxies et le mouvement des galaxies en amas et des lentilles gravitationnelles, que la quantité de "matière noire" représente environ 30% de la densité de l'univers. Mais d'un autre côté, les estimations des abondances de deutérium, d'hélium, de tritium et de lithium produites dans le big bang indiquent que seulement 5% de la densité de l'univers peut être sous forme de matière normale (par exemple des atomes, des protons, des neutrons, etc. ). Comme les naines brunes sont faites de ces choses, elles ne peuvent contribuer qu'à ce petit pourcentage et ne peuvent pas être responsables de la plupart de la matière noire (il en va de même pour tout ce qui est fait de "matière baryonique" normale).

2. Les astronomes ont compté le nombre de naines brunes, tant dans le quartier local que dans les amas d'étoiles (voir par exemple Andersen et al.2008 ; Kirkpatrick et al.2011 ; Burningham et al.2013 ; .En d' autres termes, nous pouvonsvoir des naines brunes - ils émettent la plupart de leur lumière dans la partie infrarouge du spectre, et des sondages comme SDSS, 2MASS et WISE les ont découverts par milliers. Il s'avère qu'il y a environ 1 naine brune pour 4 étoiles plus massives. Ainsi, bien que nombreux, ils contribuent à une très petite fraction de la matière normale de notre Galaxie. De plus, les expériences de microlentille vers le bombement galactique et les nuages ​​magellaniques suggèrent que bien qu'il y ait beaucoup de naines brunes ailleurs dans notre Galaxie (par exemple Alcock et al. 2000 ; Novati et al.2008 ), il n'y en a pas assez pour apporter une grande contribution à la matière noire, et donc les résultats de notre voisinage solaire semblent représentatifs de la Galaxie dans son ensemble.

Les nains bruns sont brillants à la radio. Ils émettent beaucoup de lumière, mais pas beaucoup de lumière visible.

L'une des propriétés de la matière noire est qu'elle n'obscurcit pas non plus la lumière. La poussière interstellaire (qui peut être composée de nombreuses particules plus grandes de la taille d'une planète) a tendance à obscurcir la lumière même si elle n'en émet pas. Donc, comme il n'émet ni n'obscurcit la lumière, nous pouvons exclure qu'il s'agisse de naines brunes, de poussière ou à peu près n'importe quoi entre les deux.

Il pourrait s'agir d'un champ de trous noirs légers, mais cela semble peu probable car les trous noirs sont à la fois rares et généralement entourés de preuves de leur formation. Il est déraisonnable de supposer qu'il y a d'énormes essaims de trous noirs légers constituant une grande partie de la masse dans l'univers.

La matière exotique nous semble étrange, mais ce n'est vraiment pas si rare. Nous savons déjà que les neutrinos existent et sont en fait très abondants. Les neutrinos traversent la matière normale presque totalement sans inhibition. Ils ne peuvent pas être constitués de la matière noire, car ils voyagent à la vitesse de la lumière comme des photons, tandis que beaucoup de matière noire est relativement stationnaire. Il semble raisonnable de croire qu'il s'agit d'une forme de matière exotique qui n'interagit pas avec la lumière. C'est étrange pour nous, mais cela semble très cohérent avec ce que nous savons de la physique des particules.