Почему темная материя собирается в сгустки?

[bondkim137]

Темная материя участвует в гравитационном взаимодействии и не участвует (или очень слабо участвует) в остальных видах взаимодействий.
Существует довольно много работ по ней. Меня заинтересовало наблюдение столкновений якобы двух облаков темной материи и газа, при котором газ испытал столкновение, а темная материя прошла дальше - и возник следующий вопрос:
Исходя из того, что темная материя очень плохо взаимодействует с барионным веществом и сама с собой, не очень понятно, как она может собираться в сгустки. Каждая частица темного вещества будет пролетать сквозь другие препятсвия и сохранять 'орбиту' - если быть точным, темное облако будет сохранять суммарную (кинетическую+потенциальную) энергию своих частиц. В такой ситуации облако никогда не сможет сжаться (после того, как оно стабилизировалось). Газ же сжимается, преобразуя кинетическую+потенциальную энергию в тепловую. Тем не менее, космологи утверждают, что в крупномасштабной структуре сначала собралась в сгустки темная материя, а потом туда потекло барионной вещество.

Получается, что либо облако темной материи все-таки теряет энергию (например, через гравитационное излучение - но это должно быть пренебрежимо ничтожным), либо под сбором в сгустки подразумевается динамика поведения темной материи исключительно в условиях расширяющейся вселенной? Ведь с одной стороны, собирание в сгустки в крупномасштабной структуре довольно условно - реально везде плотность темной материи падает: где-то сильнее, где-то слабее. С другой стороны, в рамках галактик вроде как существуют достаточно плотные сгустки темной материи, которым уже не важно расширение вселенной и они тоже продолжают уплотняться?.

В литературе озвучивается более или менее успешное моделирование данных процессов, значит модель этот вопрос как-то решает. Как?

[Pphantom]

bondkim137 в сообщении #1077025 писал(а):

Исходя из того, что темная материя очень плохо взаимодействует с барионным веществом и сама с собой, не очень понятно, как она может собираться в сгустки. Каждая частица темного вещества будет пролетать сквозь другие препятсвия и сохранять 'орбиту' - если быть точным, темное облако будет сохранять суммарную (кинетическую+потенциальную) энергию своих частиц. В такой ситуации облако никогда не сможет сжаться (после того, как оно стабилизировалось). Газ же сжимается, преобразуя кинетическую+потенциальную энергию в тепловую. Тем не менее, космологи утверждают, что в крупномасштабной структуре сначала собралась в сгустки темная материя, а потом туда потекло барионной вещество.

Все правильно, только Вы накладываете слишком сильное ограничение на обсуждаемый процесс. Если есть некоторое облако, то с его сжатием действительно будут проблемы. Однако часть облака может сжаться, если оставшаяся его часть улетит и унесет часть энергии. Фактически произойдет нечто, весьма сильно напоминающее процесс испарения - сравнительно высокоэнергетичная часть вещества покидает систему, а более "холодная" - остается. Гравитационного взаимодействия для этого вполне достаточно.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Астрономия»
Причина переноса: тематика.

[bondkim137]

Pphantom в сообщении #1077029 писал(а):

Однако часть облака может сжаться, если оставшаяся его часть улетит и унесет часть энергии. Фактически произойдет нечто, весьма сильно напоминающее процесс испарения - сравнительно высокоэнергетичная часть вещества покидает систему, а более "холодная" - остается. Гравитационного взаимодействия для этого вполне достаточно.

Что бы облаку испаряться, нужно что б плотность вокруг облака была меньше, чем в самом облаке. При этом, плотность в 'межоблачном' пространстве будет расти за счет уменьшения массы облака. В итоге, облако должно испариться полностью - и сгустки изчезнут (рассосутся). тогда непонятно, с чего им было сначала образовываться перед тем, как испариться. Без расширяющейся вселенной, которая будет дарить малоплотное межоблачное пр-во, такая модель никак не выходит.

[Xugin]

bondkim137 в сообщении #1077025 писал(а):

облако темной материи все-таки теряет энергию (например, через гравитационное излучение)

Оно ж просто облако, зачем ему излучать? Частицы летают себе с определённой энергией(попробуй отними), снуют туда-сюда. Я тучка, тучка...

[bondkim137]

Xugin в сообщении #1077037 писал(а):

зачем ему излучать?

что бы сжаться

[Pphantom]

bondkim137 в сообщении #1077033 писал(а):

Что бы облаку испаряться, нужно что б плотность вокруг облака была меньше, чем в самом облаке. При этом, плотность в 'межоблачном' пространстве будет расти за счет уменьшения массы облака. В итоге, облако должно испариться полностью - и сгустки изчезнут (рассосутся). тогда непонятно, с чего им было сначала образовываться перед тем, как испариться.

Они не обязательно образовывались из первоначально однородного распределения (его, кстати, объяснить, пожалуй, куда сложнее, чем наличие флуктуаций плотности). Насчет полного испарения - а какое время займет этот процесс?

[Someone]

bondkim137 в сообщении #1077033 писал(а):

При этом, плотность в 'межоблачном' пространстве будет расти за счет уменьшения массы облака. В итоге, облако должно испариться полностью

У Вас есть математическое доказательство?

[Xugin]

Интересно, а откель у частиц такая как есть энергия, если они не излучают и не поглощают и взаимодействуют лишь гравитационно. Что задало начальный пинок? Это реликтовые характеристики?
Если в это облако впихнуть массивный объект, как это отразится на форме облака?

[bondkim137]

Pphantom в сообщении #1077040 писал(а):

Насчет полного испарения - а какое время займет этот процесс?

не стоит цепляться )
смущение у меня вызывает не тот факт, что испарение будет полным. не суть, полное оно или частичное.
смущает меня - зачем в стационарной (нерасширяющейся) вселенной облакам нужно собираться, что бы затем испаряться? и какое финальное состояние будет - относительно разряженное пр-во и относительно плотные облака-сгустки или однородный 'газ' или схлопнутся в итоге эти сгустки в черные дыры?

[Pphantom]

bondkim137 в сообщении #1077057 писал(а):

смущение у меня вызывает не тот факт, что испарение будет полным. не суть, полное оно или частичное.
смущает меня - зачем в стационарной (нерасширяющейся) вселенной облакам нужно собираться, что бы затем испаряться?

Так Вы слово "собираться" используете, вообще говоря, в двух разных смыслах, которые не стыкуются.

bondkim137 в сообщении #1077057 писал(а):

и какое финальное состояние будет - относительно разряженное пр-во и относительно плотные облака-сгустки или однородный 'газ' или схлопнутся в итоге эти сгустки в черные дыры?

А вот это сильно зависит от того, как скрытая масса участвует в прочих взаимодействиях, кроме гравитационного.

[bondkim137]

Xugin в сообщении #1077051 писал(а):

Что задало начальный пинок? Это реликтовые характеристики?

инфляция вероятно

Xugin в сообщении #1077051 писал(а):

Если в это облако впихнуть массивный объект, как это отразится на форме облака?

облако захочет стать атмосферой этого массивного объекта. с поправкой на то, что займет и объем, занимаемым самим массивным объектом я так полагаю

-- 26.11.2015, 19:42 --

Pphantom в сообщении #1077059 писал(а):

А вот это сильно зависит от того, как скрытая масса участвует в прочих взаимодействиях, кроме гравитационного.

если рассмотреть случай с точечными частицами, участвующими только гравитационно?

[Pphantom]

bondkim137 в сообщении #1077062 писал(а):

если рассмотреть случай с точечными частицами, участвующими только гравитационно?

А непонятно, как это назвать. Система из точек превратится в набор в основном одиночных и двойных точек, можно ли второе считать "сгустками" - неясно.

[bondkim137]

Pphantom в сообщении #1077065 писал(а):

А непонятно, как это назвать. Система из точек превратится в набор в основном одиночных и двойных точек, можно ли второе считать "сгустками" - неясно.

Вот. Но ведь оно изначально было примерно такой же системой. Зачем ему было коллапсировать, что б потом испариться и снова равномерно распределиться по вселенной?

[Pphantom]

bondkim137 в сообщении #1077070 писал(а):

Вот. Но ведь оно изначально было примерно такой же системой. Зачем ему было коллапсировать, что б потом испариться и равномерно распределиться по вселенной?

Не совсем. Собственно, если использовать модель с точками, можно посмотреть на такой процесс.

В начальный момент есть более-менее однородное распределение точек с небольшими случайными скоростями. При эволюции система сожмется, случится много тесных сближений, после чего все в целом разлетится обратно, однако часть точек приобретет большие скорости, а часть - образует связанные системы (двойные и иногда кратные). Результат похож на исходное состояние, но все же не совпадает с ним идеально точно.