Los gemelos idénticos son similares entre sí en muchos aspectos, pero tienen diferentes experiencias, amigos y estilos de vida.
Este concepto se desarrolla a escala cosmológica por las galaxias. Dos galaxias que a primera vista parecen ser muy similares y efectivamente idénticas pueden tener regiones internas que giran a velocidades muy diferentes, el análogo galáctico de gemelos con diferentes estilos de vida.
Un equipo de físicos, dirigido por Hai-Bo Yu de la Universidad de California, Riverside, ha encontrado una explicación simple y viable para esta diversidad.
Cada galaxia se encuentra dentro de un halo de materia oscura que forma el andamiaje gravitacional que la mantiene unida. La distribución de la materia oscura en este halo se puede inferir del movimiento de las estrellas y partículas de gas en la galaxia.
Yu y sus colegas informan Cartas de revisión física que diversas curvas de rotación galáctica, un gráfico de velocidades de rotación a diferentes distancias del centro, pueden explicarse naturalmente si se supone que las partículas de materia oscura colisionan fuertemente entre sí en el halo interno, cerca del centro de la galaxia - aproceso llamado auto-interacción de la materia oscura.
"En la teoría de la materia oscura predominante, llamada Cold Dark Matter o CDM, se supone que las partículas de materia oscura no tienen colisión, aparte de la gravedad", dijo Yu, profesor asistente de física de partículas y astrofísica teórica, que dirigió la investigación ".Invocamos una teoría diferente, el modelo de materia oscura autointeractiva o SIDM, para mostrar que las autointeracciones de materia oscura termalizan el halo interno, que une las distribuciones de materia ordinaria y materia oscura para que se comporten como una unidad colectiva.el halo de materia oscura que interactúa se vuelve lo suficientemente flexible como para acomodar las diversas curvas de rotación observadas ".
Yu explicó que las colisiones de materia oscura tienen lugar en el denso halo interno, donde se encuentra la galaxia luminosa. Cuando las partículas colisionan, intercambian energía y se calientan. Para las galaxias de baja luminosidad, el proceso de termalización calienta la materia oscura internapartículas y las empuja fuera de la región central, reduciendo la densidad, de forma análoga a una máquina de palomitas de maíz en la que los granos se golpean entre sí mientras explotan, haciendo que vuelen desde la parte inferior de la máquina. Para galaxias de alta luminosidad como el MilkyLa termalización atrae las partículas hacia el pozo de potencial profundo de la materia luminosa y aumenta la densidad de la materia oscura. Además, el historial de ensamblaje cosmológico de los halos también juega un papel en la generación de la diversidad observada.
"Nuestro trabajo demuestra que la materia oscura puede tener fuertes auto-interacciones, una desviación radical de la teoría predominante", dijo Yu. "Explica bien la diversidad observada de las curvas giratorias galácticas, a la vez que es consistente con otras observaciones cosmológicas".
La materia oscura constituye aproximadamente el 85 por ciento de la materia en el universo, pero su naturaleza sigue siendo en gran parte desconocida a pesar de su inconfundible impronta gravitacional en las observaciones astronómicas y cosmológicas. La forma convencional de estudiar la materia oscura es asumir que tiene alguna interacción adicional no gravitacionalcon materia visible que puede estudiarse en el laboratorio. Sin embargo, los físicos no saben si existe tal interacción entre la materia oscura y la visible.
En la última década, Yu ha sido pionero en una nueva línea de investigación basada en la siguiente premisa: Dejando a un lado si la materia oscura interactúa con la materia visible, ¿qué sucede si la materia oscura interactúa consigo misma a través de alguna nueva fuerza oscura?
Yu postuló que la nueva fuerza oscura afectaría la distribución de la materia oscura en el halo de cada galaxia. Se dio cuenta de que de hecho existe una discrepancia entre el MDL y las observaciones astronómicas que podrían resolverse si la materia oscura interactúa por sí misma.
"La compatibilidad de esta hipótesis con las observaciones es un avance importante en el campo", dijo Flip Tanedo, profesor asistente de física teórica de partículas en UC Riverside, que no participó en la investigación. "El paradigma SIDM es un puente entreFísica fundamental de las partículas y astronomía observacional. La coherencia con las observaciones es un gran indicio de que esta propuesta tiene la posibilidad de ser correcta y sienta las bases para futuros trabajos observacionales, experimentales, numéricos y teóricos. De esta manera, está allanando el camino paranueva investigación interdisciplinaria "
SIDM fue propuesto por primera vez en 2000 por un par de eminentes astrofísicos. Experimentó un renacimiento en la comunidad de física de partículas alrededor de 2009, ayudado en parte por el trabajo clave de Yu y sus colaboradores.
"Este es un momento especial para este tipo de investigación porque las simulaciones numéricas de galaxias finalmente se están acercando a una precisión en la que pueden hacer predicciones concretas para comparar las predicciones de observación de los escenarios de interacción entre la materia oscura y la fría fría", dijo Tanedo ".De esta manera, Hai-Bo es el arquitecto de la materia oscura moderna que interactúa entre sí y cómo combina múltiples campos diferentes: física teórica de alta energía, física experimental de alta energía, astronomía observacional, simulaciones numéricas de astrofísica y cosmología y universo primitivos.formación de galaxias "
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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