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¿Cuánto tiempo ha estado presente la materia oscura?

He leído que la materia oscura de la existencia de la teoría ya que las galaxias de giro/grupo en una forma que requeriría mucha más masa de la que parece. También hay lentes gravitacionales en los lugares donde no parece ser tanto la masa como sería necesario para la cantidad de lentes observado. Lo que se supone que hay una parte de la masa que no podemos ver, lo que se llama materia oscura.

¿Hay alguna evidencia acerca de cuánto tiempo la materia oscura ha sido de alrededor? Tiene la cantidad de materia oscura ha sido constante desde el big bang o está aumentando? Si es creciente, es regular la materia disminuyendo a una tasa igual?

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ning Puntos 26

¿Cuánto tiempo ha de materia oscura?

Respuesta Corta

Casi siempre.

Respuesta Larga

Suponiendo que una partícula de materia oscura paradigma, de acuerdo a un pre-impresión por Yang (2015) posteriormente publicado en physical Review D, el límite inferior en la vida media de las partículas de materia oscura es $3.57\times 10^{24}$ segundos. Este es aproximadamente el $10^{17}$ años. En comparación, la edad del universo es de aproximadamente el $1.38 \times 10^{10}$ años.

Esto significa que la materia oscura (si es que existe) es al menos tan estable como otra cosa que un protón, que tiene un determinado experimentalmente vida media de al menos $10^{34}$ años, o un electrón, que teóricamente es estable (como el protón está en el Modelo Estándar) y tiene un determinado experimentalmente vida media de al menos $6.6×10^{28}$ años.

Esto significa que toda la materia oscura candidatos que no son perfectamente estables, o al menos metaestable que se hayan descartado. Descomposición de la materia oscura y la materia oscura con un significativo aniquilación sección transversal son incompatibles con la observación, a menos que exista un mecanismo que genera la nueva materia oscura en equilibrio con la cantidad aniquilado.

Tiene la cantidad de materia oscura ha sido constante desde el big bang o es es cada vez mayor? Si es creciente, es regular la materia disminuyendo a un con la misma velocidad?

El LambdaCDM "Modelo Estándar de la Cosmología" supone una cantidad constante de materia oscura en el universo después de los primeros momentos del universo (con la densidad de la materia oscura en el universo disminuyendo en proporción al volumen espacial del universo), así como el modelo en el caso de la materia bariónica ordinaria.

Para los efectos de esta pregunta, exactamente cuántos momentos después del Big Bang se toma de la materia oscura a surgir es bastante irrelevante, ya que este número es mucho menor (por un factor de muchos miles de millones) de margen de error en nuestras estimaciones de la edad del universo.

Advertencia

No todas las líneas de evidencia están de acuerdo con este análisis, sin embargo. Un artículo en la revista Nature, Bowman (Marzo de 2018), el análisis de la "21 centímetros de la línea" en el espectro de radio se encuentra que:

[E]ither el gas primordial era mucho más frío de lo esperado o el radiación de fondo de temperatura estaba más caliente de lo esperado. Fenómenos astrofísicos (tales como la radiación de las estrellas y estelar los restos) es poco probable que de cuenta de esta discrepancia; de la propuesta de extensiones del modelo estándar de la cosmología y de partículas la física, sólo el enfriamiento del gas como resultado de las interacciones entre la materia oscura y bariones parece explicar la observada en amplitud.

En otras palabras, esta evidencia contradice la LambdaCDM modelo, lo que supone que la materia oscura es "casi no colisionales" y por lo tanto no podía causar enorme de refrigeración a través de las interacciones entre la materia oscura y bariones. Esta evidencia es consistente con un universo temprano (post-radiación de la época, cientos de millones de años después del Big Bang) que no tiene la materia oscura, pero esa posibilidad arroja una llave en otros aspectos de la LambdaCDM modelo.

Esta contradicción, acaba de ser reconocido hace un par de meses, aún no ha resuelto adecuadamente.

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Logan Bailey Puntos 148

Depende de que la materia oscura teoría de seguir: algunos de materia oscura teorías predicen que la materia oscura partículas tienen masas de reposo en Vet (super-WIMP), mientras que otros predecir masas en keVs (ciertos Caliente Materia Oscura-WDM-los candidatos).

La espera resto de la masa de los Débiles es en GeV-Vet, por lo que necesitaríamos una temperatura extremadamente alta y la densidad de su formación, que sólo podía haber sido alcanzado en el universo temprano. Es poco probable que las condiciones apropiadas son abundantes ahora, incluso durante las supernovas (ver esta física SE post: Cuando y donde fue COBARDE materia oscura que se forma?). Pero es evidente que sería más fácil lograr los más básicos condición: la disponibilidad de energía, necesaria para la formación de partículas más ligeras (puede haber otros factores a considerar así). Por ejemplo, si el neutrino estéril teorías (entre otras WDMs) es correcta, se podría pensar en una gran cantidad de materia oscura de la formación que pasa (siempre que no existan otras advertencias que son difíciles de satisfacer).

Incluso hay teorías acerca de Tarde-Formación de la materia oscura, que predicen que la materia oscura se formó después de la época de la Gran Explosión de la nucleosíntesis, pero antes de que el período de la disociación del fondo de microondas.


Por razones similares, para responder a la pregunta "¿cómo constantes tienen los niveles de materia oscura mantenido?" usted necesitará considerar el modelo que está utilizando. Las comunidades científicas en la actualidad están inclinando hacia el CAGÓN modelo, y por lo tanto, las teorías de la aniquilación de materia oscura son relevantes para esta discusión.

De acuerdo con nuestras definiciones, los Débiles no tienen carga eléctrica; los Débiles son sus propias antipartículas, por lo que un proceso de 2 aniquilando a los Débiles para producir un fermión y su antipartícula (o incluso un gague bosón par de $W^+$ $W^-$ 2 $Z^0$ de las partículas) puede tener lugar sin violar número cuántico de conservación. De hecho, este es probablemente el proceso a través del cual los Débiles se formaron en el universo temprano, con la abundante energía necesaria para la gran masa.

Una teoría propuesta acerca de cómo este proceso está implicado en la evolución de las cantidades de DM implica el proceso de DM aniquilación que afectan a la evolución de una estrella, y se describe en este artículo en arxiv.

Salado, Pierre. "La Aniquilación de Materia oscura en el Universo." Revista internacional de la Física Moderna: la Serie de Conferencias, vol. 30, 2014, pág. 1460256., doi:10.1142/s2010194514602567.

Abreviada y simplificada, se dice que un halo de materia oscura puede colapsar en regiones densas de los Débiles en el centro de una galaxia. Las estrellas cercanas podría atraer a algunos de estos Débiles; el proceso de aniquilación de pares de los Débiles, posteriormente, se lleva a cabo y la estrella se convierte en una gigante roja.

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