¿Cómo sabemos que la materia oscura es fría o no relativista?

Question

Según el $\Lambda$ Parametrización CDM del Modelo Estándar de la cosmología del Big Bang, el universo contiene una constante cosmológica $\Lambda$ asociado a $73\%$ energía oscura, $23\%$ materia oscura fría (CDM) y $5\%$ materia ordinaria.

También he leído en el libro de Kolb y Turner que la materia oscura fría conduce a una formación "ascendente" de la estructura en el universo, mientras que la materia oscura caliente daría lugar a un escenario de formación "descendente"; desde finales de la década de 1990, esto último ha sido descartado por las observaciones de las galaxias de alto desplazamiento al rojo, como el campo ultra profundo del Hubble.

$\bullet$ ¿Cómo sabemos que la materia oscura es fría o no relativista?

$\bullet$ ¿Cuál es el porcentaje de materia oscura caliente en $\Lambda$ ¿Parametrización del MDL? ¿Está totalmente descartada la posibilidad de la materia oscura?

Answer 1

A menudo se supone que la materia oscura es fría porque si estuviera caliente irradiaría y, por tanto, sería visible (¿materia "luminosa", quizás?). No todas las teorías exigen que sea fría, algunas versiones de WIMPs no irradiarían simplemente porque no interactúan con la fuerza electromagnética.

La no relativista (supongo que te refieres a la velocidad << c?) proviene de la distribución aparente de la materia oscura dentro de las galaxias: Para que la materia esté donde tiene que estar para dar la distribución de masa inferida de las órbitas de la materia visible, debe tener una velocidad orbital no relativista. Suponiendo que esté en órbita, por supuesto, pero si no lo está, necesitamos una explicación muy exótica de cómo llegó allí.

No sé cómo podrías totalmente descartar la posibilidad de la materia oscura -incluso si se pudiera probar una teoría que no invocara la materia oscura para explicar las diversas observaciones de masa perdida ( MOND por ejemplo), no se podría demostrar que no hay todavía una pequeña cantidad de materia oscura escondida en algún rincón del universo.

Answer 2

Para responder brevemente a tu pregunta, digamos que cuando observas el universo con alto corrimiento al rojo, en cierto modo estás mirando al pasado porque estás observando partes del universo "más cercanas" al Big Bang. Conocer el universo a ese corrimiento al rojo y conocer el nuestro (corrimiento al rojo 0) nos da 2 puntos en el "tiempo" que muestran que la estructura en el universo se forma de manera ascendente. Así que la materia oscura debe ser fría. Sin embargo, hay varias simulaciones que muestran que ese escenario de formación de estructuras es posible con materia oscura cálida en lugar de fría.