Perché i nani marroni non sono la materia oscura?

Sembra che non ci sia abbastanza materia per spiegare il fatto che la velocità di alcune stelle situate lontano dal centro della Galassia è quasi la stessa velocità di quelle stelle trovate più vicino al centro della Galassia, quindi sembra che ci dovrebbe essere ancora più materia : quindi questa materia mancante è chiamata materia oscura. Esiste una specie di oggetto stellare che non è abbastanza massiccio da produrre la propria luce ma è molte volte più massiccio di Giove, noto anche come nano bruno. Dal momento che non è abbastanza luminoso per essere rilevato dal nostro telescopio nello spazio profondo né dalle controparti legate alla terra, dovrebbero essere numerosi nelle galassie poiché credo che questi oggetti si trovino nella gamma media tra pianeti e stelle. Tuttavia, sembra che la comunità scientifica abbia escluso questo potenziale candidato della materia oscura senza scansionare la galassia della Via Lattea non osservabile, nonché miliardi di altri con diversi spettri di luce. Perché i nani marroni non sono considerati candidati per la misteriosa materia oscura?

dark-matter brown-dwarf

— user6760
fonte

Risposte:

Due ragioni.

Sappiamo osservando le curve di rotazione della galassia e il movimento delle galassie negli ammassi e dalla lente gravitazionale, che la quantità di "materia oscura" è circa il 30% della densità dell'universo. D'altra parte, le stime delle abbondanze di deuterio, elio, trizio e litio prodotte nel big bang indicano che solo il 5% della densità dell'universo può essere sotto forma di materia normale (ad esempio atomi, protoni, neutroni ecc. ). Poiché le nane brune sono fatte di queste cose, possono solo contribuire a questa piccola percentuale e non possono essere responsabili della maggior parte della materia oscura (lo stesso vale per qualsiasi cosa fatta di normale "materia barionica").
Gli astronomi hanno contato il numero di nane brune ci sono, sia nel quartiere locale e in ammassi stellari (vedi ad esempio Andersen et al 2008. ; Kirkpatrick et al 2011. ; Burningham et al 2013. ;. In altre parole si puòvedere nani marroni: emettono la maggior parte della loro luce nella parte infrarossa dello spettro e sondaggi come SDSS, 2MASS e WISE li hanno scoperti a migliaia. Si scopre che c'è circa 1 nana marrone per ogni 4 stelle più massicce. Quindi, sebbene numerosi, contribuiscono con una piccolissima frazione della materia normale nella nostra Galassia. Inoltre, esperimenti di microlensing verso il rigonfiamento galattico e le nuvole di Magellano suggeriscono che sebbene ci siano molte nane marroni altrove nella nostra Galassia (ad esempio Alcock et al. 2000 ; Novati et al. 2008 ), non ci sono abbastanza per dare un grande contributo alla materia oscura, e quindi i risultati del nostro quartiere solare sembrano rappresentativi della Galassia nel suo insieme.

— Rob Jeffries
fonte

Pensavo che l'unica ragione per cui sappiamo dei giganti dell'exo-gas fosse il traballare che inducono nelle stelle che orbitano. Ma che ne dici di nani marroni che non orbitano attorno a una stella? Se non riusciamo a vedere i nani marroni, come venivano contati? Alcune citazioni sarebbero utili.

— HopDavid,

@HopDavid Possiamo vedere nani marroni. Inserirò alcuni riferimenti.

— Rob Jeffries,

IIRC, puoi anche stimare la densità delle nane brune controllando per vedere con che frequenza gli oggetti eclissano stelle più distanti.

— Wayfaring Stranger

@WayfaringStranger Questa è una novità per me - sei sicuro di non voler dire microlensing, che è quello di cui sto parlando. I transiti si verificano per le nane brune in orbita attorno alle stelle, ma poiché i loro raggi sono indistinguibili dai pianeti giganti, non si sarebbe in grado di distinguere una nana marrone da un oggetto di massa planetaria. Potresti segnalare un progetto che trova nane marroni fluttuanti nell'eclissi di stelle di fondo?

— Rob Jeffries,

@RobJeffries Non posso indicarne uno. Leggi questo alcuni anni fa, quando le persone sostenevano che la materia oscura non poteva essere altro che pianeti canaglia e piccole stelle; materia normale in forma condensata, che era semplicemente troppo oscura per vederla. Conoscendo la densità necessaria per adattarsi alle curve di rotazione galattica, è possibile prevedere la frequenza con cui le stelle dovrebbero essere eclissate da oggetti così grandi e scuri. La fotometria non ha trovato tutti gli eventi singoli necessari. Questo era prima dei dati WMAP, quindi il mondo è andato avanti. Il microlensing potrebbe essere stato coinvolto, ma come ho detto, non trovo alcuna informazione attuale.

— Wayfaring Stranger

I Nani Marroni sono radiosi nella radio. Emettono molta luce, ma non molta luce visibile.

Una delle proprietà della materia oscura è che non oscura la luce. La polvere interstellare (che può essere composta da molte particelle di dimensioni planetarie più grandi) tende a oscurare la luce anche se non ne emette. Quindi, a causa del fatto che non emette né oscura la luce, possiamo escludere che si tratti di nani marroni, polvere o praticamente qualsiasi altra via di mezzo.

Potrebbe essere un campo di buchi neri leggeri, ma sembra improbabile poiché i buchi neri sono entrambi rari e generalmente circondati da prove della loro formazione. È irragionevole supporre che ci siano enormi sciami di buchi neri leggeri che costituiscono una grande frazione della massa nell'universo.

La materia esotica ci sembra strana, ma in realtà non è così insolita. Sappiamo già che i neutrini esistono e in effetti sono molto abbondanti. I neutrini passano attraverso la materia normale quasi completamente disinibiti. Non possono essere fatti di materia oscura, perché viaggiano alla velocità della luce come i fotoni, mentre molta materia oscura è relativamente stazionaria. Sembra ragionevole credere che sia una forma di materia esotica che non interagisce con la luce. È strano per noi, ma sembra molto coerente con ciò che sappiamo della fisica delle particelle.

— The Reaver of Darkness
fonte

I neutrini hanno massa e non viaggiano alla velocità della luce. Si pensa generalmente che i neutrini sullo sfondo del neutrino cosmico viaggino ora a una velocità notevolmente inferiore alla velocità della luce perché la loro energia di massa a riposo supera la loro energia cinetica.

— Rob Jeffries,