Est-il possible que toute la matière noire soit constituée de planètes voyous (planète flottante)?


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Est-il possible que toute la matière noire soit constituée de planètes voyous (planète flottante)? (et d'autres trucs comme les astéroïdes ou les météorites)


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il a été envisagé dans les années 90 qu'une partie de la matière noire des halos était constituée de naines brunes; cela a ensuite été exclu par manque de détection indirecte via la déviation de la lumière (connue sous le nom de micro-lentille).
chris

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Pour approfondir le commentaire de @chris sur un objet dense et froid semblable à une planète froide dans l'espace interstellaire de notre galaxie, ne représentez pas plus de 3% de la densité de masse excédentaire nécessaire pour expliquer les courbes de rotation galactique de galaxies similaires. Ces choses existent, mais elles ne sont pas la réponse au puzzle.
dmckee --- chaton ex-modérateur

Réponses:


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Tout d'abord, je vais commencer par quelques idées:

  1. Matière baryonique : Les baryons sont des particules élémentaires composées de 3 quarks. Cela inclut les protons et les neutrons, et le terme matière baryonique fait référence à la matière constituée de baryons, tels que les atomes. Des exemples de matière non baryonique comprennent les neutrinos, les électrons libres et d'autres matières exotiques.
  2. Des choses comme les planètes, les étoiles, la poussière, etc. sont toutes constituées d'atomes et sont donc classées comme matière baryonique.

Maintenant, comment savons-nous que la matière noire est présente dans l'univers?

Les astronomes mesurent l'attraction gravitationnelle des galaxies et des groupes / amas de galaxies en fonction du comportement des objets lorsqu'ils interagissent avec ces objets. Quelques exemples de cela comprennent le décapage des gaz de marée / poussière, l'orbite des étoiles dans une galaxie et la lentille gravitationnelle de la lumière éloignée d'un grand amas. En utilisant cela, ils déterminent la masse de la galaxie (ou groupe de galaxies). Nous pouvons également déterminer la masse d'une galaxie ou d'un groupe en la regardant et en additionnant la masse de tous les objets (comme les étoiles, la poussière, le gaz, les trous noirs et autres matières baryoniques). Bien que ces méthodes nous donnent toutes deux des approximations, il est clair que la masse gravitationnelle des galaxies et des groupes dépasse la masse baryonique d'un facteur 10-100.

Lorsque les astrophysiciens ont découvert ce phénomène pour la première fois, ils ont dû trouver une explication plausible, alors ils ont suggéré qu'il existe une nouvelle matière invisible appelée matière noire. (À part: certains astrophysiciens ont également trouvé d'autres explications comme la gravité modifiée, mais jusqu'à présent, la matière noire fait le meilleur travail pour expliquer les observations).

D'accord, alors comment savons-nous que la matière noire n'est pas une sorte de matière baryonique?

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les astrophysiciens savent qu'il est extrêmement improbable que la matière noire soit baryonique. Tout d'abord, si toutes les étoiles d'une galaxie brillent sur un objet qu'elle chauffe, cette chaleur provoque la libération d'un rayonnement, appelé rayonnement thermique , et chaque objet (baryonique) au-dessus de zéro Kelvin (ou -273,14 degrés celcius) émet ce rayonnement. Cependant, la matière noire n'émet aucun rayonnement (d'où le nom d'obscurité!)

Si la matière noire était baryonique, cela signifierait également qu'elle pourrait devenir émettrice de lumière. Si nous obtenions un amas de matière baryonique * et le mettions dans l'espace, il se contracterait gravitationnellement et finirait par former une étoile ou un trou noir ** - que nous pourrions voir tous les deux.

Donc, à cause de ces raisons la matière noire dans les galaxies et les groupes / amas de galaxies ne peut être baryonique, et ne peut donc pas être des planètes, des étoiles mortes, astéroïdes, etc. Il definetely ne pas être des planètes comme il n'y a aucun moyen 10-100 fois les la masse des étoiles dans une galaxie serait constituée de planètes, car le mécanisme de fabrication des planètes repose sur les supernovae, et le nombre de supernovae nécessaires pour que de nombreuses planètes soient beaucoup trop élevés pour correspondre à nos observations. J'espère que cela a répondu à votre question!

* à condition que la masse de matière baryonique soit importante et que la quantité de galaxies soit certainement!

** nous n'observons pas directement les trous noirs, mais pouvons voir le rayonnement de leurs disques d'accrétion.


Merci d'avoir pris le temps d'écrire une explication claire. J'ai une question sur un point que j'essaie de suivre. Ai-je raison de comprendre que dans l'expérience de pensée sur un "amas de matière noire", si elle n'est pas baryonique, elle devrait également se contracter gravitationnellement aussi? Cela découle de son existence à partir de votre premier paragraphe, à moins qu'il ne soit si exotique qu'il puisse affecter les orbites des étoiles autour des galaxies mais n'interagit pas avec son propre genre. Est-ce que ça a du sens?
Puffin

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@Puffin Je ne suis pas sûr de bien comprendre ce que vous demandez, mais la matière noire interagit avec d'autres matières noires - mais cette interaction est purement gravitationnelle. La matière baryonique et la matière noire n'interagissent également que par la gravité, mais la matière baryonique interagit avec d'autres matières baryoniques par la gravité, l'électromagnétisme, les forces nucléaires, etc. Puisque la matière baryonique interagit de cette manière, elle peut "perdre de l'énergie" par le rayonnement et d'autres moyens de se contracter, mais comme la matière noire n'a aucun moyen de "perdre de l'énergie", elle ne peut pas se contracter aussi efficacement. Est-ce que cela répond à votre question?
Robbie

Je vous remercie. Votre réponse le couvre bien, je pense. Ma connaissance est plutôt floconneuse ici et je dois faire un grand saut. Êtes-vous en train de dire que, par exemple, les ondes gravitationnelles fourniraient à la matière un moyen de perdre l'énergie orbitale et donc entre les deux types de matière, baryonique et sombre, et permettraient ainsi à la matière conventionnelle de former des étoiles et des galaxies tandis que la matière noire restait plus distribuée ?
Puffin

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Oui, les ondes gravitationnelles sont un moyen pour la matière de perdre de l'énergie (bien qu'elle soit très mineure). Lorsqu'un nuage de gaz se contracte, il se réchauffe, et cette chaleur rayonne, refroidissant le gaz et lui permettant de se contracter de plus en plus. C'est pourquoi la matière peut former des étoiles et des planètes et des trucs sympas comme ça, mais pas la matière noire.
Robbie

OK, merci, c'est beaucoup plus clair avec l'exemple de la chaleur.
Puffin
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