709
edits
Difference between revisions of "Tema 4. Del Big Bang al model concordant ΛCDM"
From Potatopedia
Tema 4. Del Big Bang al model concordant ΛCDM (view source)
Revision as of 19:41, 3 December 2021
, 19:41, 3 December 2021Fi de la classe
m (Minor changes) |
(Fi de la classe) |
||
| Line 73: | Line 73: | ||
Tal com podem veure a la gràfica de la dreta, ens fa falta matèria/massa d'algun lloc. | Tal com podem veure a la gràfica de la dreta, ens fa falta matèria/massa d'algun lloc. | ||
''Data: divendres 3 de desembre de 2021'' | |||
Corbes de velocitats: la part del principi i el pic està ben explicat pels barions. Però llavors a la part de fora hauria de decaure, i en realitat es manté constant. Va haver una explicació del model MOND (Modified Newton Dynamics) però realment el que ho explica és l'halo. | |||
== Efecte lent gravitatòria == | |||
Efecte lent gravitatòria: distorsiona la imatge, però també fa que arribi més llum (abans arribava un raig directe, ara arriben més raigs per l'efecte de la lent). | |||
* Aquest efecte permet obtenir no només la massa de la galàxia fins a cert radi sinó el perfil de densitats (integrant fins diferents radis). | |||
* '''Einstein ring''': deformació perfecte d'un objecte que està just darrere de la galàxia i es forma un anell al voltant de la galàxia. | |||
* '''Efecte de microlent''': no s'arriba a veure la forma de l'objecte (i per tant tampoc la seva deformació) sinó només l'increment del flux. | |||
En una galàxia podem veure '''arcs''' (altres galàxies que es veuen per l'efecte de la lent gravitatòria). Els arcs es veuen: | |||
# Distorsionats | |||
# Augmentats en brillantor | |||
The "Bullet cluster": 2 núvols que estaven xocant. És l'exemple/evidència més directa de l'existència de matèria fosca. Hi ha 2 cúmuls que estan en la zona de la dreta, i 2 en la zona de l'esquerra. En colors vermellosos, hi ha gasos de raigs X (galàxies estan banyades en un gas molt diluit de ??? que està a temperatura $T = 10^8 \text{ K}$ i per tant emet en raigs X). El gas està en mig (gas vermellòs). La quantitat de massa en el gas és inclús superior a la massa de les galàxies. Amb tècniques de lent gravitatòria es busca on està el pic de massa, i està curiosament a les galàxies (que són les que aporten menys massa). | |||
Per tant això ens indica que la matèria fosca és acol·lisional (secció eficaç molt baixa), perquè ha pogut interpenetrar-se sense cap tipus de col·lisió. Si no hi hagués això, veuríem el blau al mig de la foto. | |||
@TODO: Inserir imatge https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2007/07/The_Bullet_Cluster2 | |||
'''MACHO project''': [https://es.wikipedia.org/wiki/Objeto_astrof%C3%ADsico_masivo_de_halo_compacto MACHO] vol dir Massive Compact Halo Object :) Quan s'alineïi un MACHO amb una estrella, veurem un flaix degut a l'efecte de lent gravitatòria. Aquest projecte va determinar que a l'halo de la galàxia no hi havia suficient MACHOs per cubrir tota la matèria que faltava a l'halo per explicar-lo. | |||
Hi havia la teoria que els MACHOs aquests que podrien omplir el dèficit de massa podrien ser forats negres (primordial black holes, PBHs). No s'han vist suficients evidències. Per sota de $10^{-15}$ masses solars els PBHs per l'efecte de la radiació de Hawking s'evaporen. La gràfica mostra en l'eix vertical quina fracció de matèria fosca s'explicaria per forats negres d'aquelles massa solars. Hi ha 2 finestres possibles petites, però no sembla que siguin els principals contribuents de la matèria fosca. | |||
@TODO: Inserir imatge https://francis.naukas.com/2017/02/10/la-materia-oscura-no-son-agujeros-negros-de-masa-estelar/dibujo20170207-black-hole-dark-matter-constraints-marco-cirelli-2016/ | |||
== Dark matter == | |||
* The most common type of non-baryonic DM are '''exotic particles''' (partícules fora del model estàndard; tot i que al model estàndard hi ha neutrins que és matèria fosca, però es refereix a altres) '''created thermally in the first instances of the univers''' that do not interact with the electromagnetic force. | |||
* Tenen una interacció molt baixa (secció eficaç molt baixa). Secció eficaç/probabilitat creix amb la densitat però també amb la velocitat relativa. | |||
** Per tant, quan les 2 galàxies de l'exemple anterior xocaven a velocitats relatives molt altes, podria arribar a autoanhiquilar-se matèria fosca. Hi ha algun resultat sobre això però no hi ha evidència d'autoanhiquilació d'aquest tipus. | |||
* Masses de la matèria fosca: pot restringida, they span 60 orders of magnitude, from ultra-light bosons to massive primordial black holes. | |||
* Històricament: s'havien definit 3 categories de matèria fosca. (això sen's ha de quedar) Representen com lluny es poden moure les partícules per moviments aleatoris des de la seva creació abans que es converteixen en no relativistes per l'expansió de l'univers ('''free-streaming length'''), que són les distàncies que poden pertorbar les inhomogeneitats per homogeneitzar-les. Les categories són les següents: | |||
** '''Freda''' (cold dark matter): amb free-streaming length d'escala menor que l'escala d'una protogalàxia | |||
*** Exemples: WIMPs (Weakly Interactive Massive Particles) (són fermions), neutralins (són bosons), axions. | |||
** '''Tèbia''': free-streaming length de l'escala d'una protogalàxia. Ordre del keV. | |||
*** Exemples: neutrins estèrils, gravitons. | |||
*** Els neutrins són left-handed, els antineutrins right-handed (spin i model lineal paral·lels en mateixa direcció). Els neutrins estèrils poden tenir qualsevol massa, i són els right-handed. | |||
** '''Calenta''': free-streaming length d'escala major que l'escala d'una protogalàxia | |||
Sabem que la formació de galàxies és bottom-up, no top-down (de petites estructures a més grans, no a l'inrevés, les galàxies no es trenquen en galàxies més petites perquè els temps d'escala de les formacions bottom-up són molt més petits que els de les top-down, que tenen temps d'escala inclús superiors a l'edat de l'univers). | |||
L'òrbita de la terra respecte el pla galàctic està inclinada 60º, llavors degut al moviment de la Terra al voltant del Sol i del Sol al voltant de la galàxia, si vingués un vent de WIMP del centre de la galàxia tindríem un flux periòdic cada any. Hi ha evidències però res confirmat. | |||
Neutrins primordials són tots no relativistes. Això és perquè tot i que es van crear relativistes, ja han perdut tots suficient velocitat degut a l'expansió. Ara mateix els relativistes venen del Sol. Tenim 50 vegades més neutrins primordials que els del Sol, però els primordials com tenen velocitats més baixes tenen menys probabilitat d'interacció i per tant més difícil de detectar. | |||
Nota sobre la categorització de dark matter: si les partícules es mouen ràpidament, tenen longitud de difusió més gran. Al final les partícules segueixen un moviment brownià: són xocs, llavors es transmet informació, i aquests xocs són el que fa que s'homogenitzi l'espai. | |||
[[Category:Astrofísica i cosmologia]] | [[Category:Astrofísica i cosmologia]] | ||
