Materia oscura del campo escalar - Scalar field dark matter

Gráfico circular que muestra las fracciones de energía del universo aportadas por diferentes fuentes. La materia ordinaria se divide en materia luminosa (las estrellas y gases luminosos y 0,005% de radiación) y materia no luminosa (gas intergaláctico y aproximadamente 0,1% de neutrinos y 0,04% de agujeros negros supermasivos). La materia ordinaria es poco común. Siguiendo el modelo de Ostriker y Steinhardt. Para obtener más información, consulte NASA .

En astrofísica y cosmología, el campo escalar, la materia oscura es un campo escalar clásico, mínimamente acoplado, postulado para explicar la materia oscura inferida .

Fondo

El universo puede estar acelerando, alimentado quizás por una constante cosmológica o algún otro campo que posea efectos "repulsivos" de largo alcance. Un modelo debe predecir la forma correcta para el espectro de agrupamiento a gran escala, tener en cuenta las anisotropías de fondo de microondas cósmicas en escalas angulares grandes e intermedias y proporcionar concordancia con la relación de distancia de luminosidad obtenida a partir de observaciones de supernovas de alto corrimiento al rojo . La evolución modelada del universo incluye una gran cantidad de materia y energía desconocidas para estar de acuerdo con tales observaciones. Esta densidad de energía tiene dos componentes: materia oscura fría y energía oscura . Cada uno contribuye a la teoría del origen de las galaxias y la expansión del universo. El universo debe tener una densidad crítica, una densidad que no se explica solo por la materia bariónica ( materia ordinaria ).

Campo escalar

La materia oscura se puede modelar como un campo escalar utilizando dos parámetros ajustados, masa y auto-interacción . En esta imagen, la materia oscura consiste en una partícula ultraligera con una masa de ~ 10 ⁻²²  eV cuando no hay auto-interacción. Si hay una auto-interacción, se permite un rango de masa más amplio. La incertidumbre en la posición de una partícula es mayor que su longitud de onda de Compton (una partícula con una masa de ^10-22  eV tiene una longitud de onda de Compton de 1,3 años luz ), y para algunas estimaciones razonables de la masa de partículas y la densidad de la materia oscura no tiene sentido hablar sobre las posiciones y los momentos de las partículas individuales. La materia oscura ultraligera se parecería más a una onda que a una partícula, y los halos galácticos son sistemas gigantes de líquido bose condensado , posiblemente superfluido . La materia oscura puede describirse como un condensado de Bose-Einstein de los cuantos ultraligeros del campo y como estrellas de bosones. La enorme longitud de onda de Compton de estas partículas evita la formación de estructuras en escalas pequeñas subgalácticas, que es un problema importante en los modelos tradicionales de materia oscura fría. El colapso de las sobredensidades iniciales se estudia en las referencias.

Este modelo de materia oscura también se conoce como materia oscura BEC o materia oscura ondulada. La materia oscura difusa y el axión ultraligero son ejemplos de materia oscura de campo escalar.

Ver también

• Partículas masivas que interactúan débilmente: partículas  hipotéticas que se cree que constituyen materia oscura
• Modelo estándar mínimo supersimétrico
• Neutralino  : estado propio de masa neutral formado a partir de supercompañeros de bosones de Higgs y gauge
• Axion  - Partícula elemental hipotética
• Halo de materia oscura  : un componente teórico de una galaxia que envuelve el disco galáctico y se extiende mucho más allá del borde de la galaxia visible.
• Materia oscura clara: materia  oscura que interactúa débilmente con candidatos a partículas masivas con masas inferiores a 1 GeV
• Materia oscura caliente  : una forma teórica de materia oscura que consiste en partículas que viajan con velocidades ultrarelativistas.
• Materia oscura cálida  : forma hipotética de materia oscura
• Materia oscura fría difusa  : forma hipotética de materia oscura fría propuesta para resolver el problema del halo cuspy

Referencias

enlaces externos

• Oscuridad ampliada , Scientific American