Materia oscura y la forma de las galaxias

El foro adecuado para saber como se forman las estrellas, que es un agujero negro, y cual fue el origen y como será el destino de nuestro universo.

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Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Neferirkare » 8/1/2012 10:56

Utilizando el buscador he encontrado estos dos hilos con alguna referencia parecida a lo que quiero plantear:

http://foros.astroseti.org/viewtopic.php?f=2&t=7509&p=108804&hilit=materia+oscura#p108804

http://foros.astroseti.org/viewtopic.php?f=2&t=1133&p=10797&hilit=materia+oscura#p10797

Sin embargo, lo que queria plantear aqui, no es exactamente lo que se dijo en esos hilos.

Lo que me planteo es: Aceptamos una cierta clasificación de galaxias por su forma. Salvo casos mas raros, como son las galaxias irregulares, la mayoria adoptan formas lenticulares, bien elipticas, bien espirales.

Ahora bien, creo que esta clasificación que es fundamentalmente visual, coincidíaa con la explicación puramente gravitatoria de la materia visible que se tenia en su día. Es decir, se explicaba por el efecto gravitatorio de la materia visible.

Y ahora me pregunto: ¿No afecta la materia oscura a la forma de las galaxias?. Es decir. ¿Son las galaxias como son (hablo de forma no de velocidad de rotación) debido a la materia oscura?. Si la materia oscura tiene un efecto gravitatorio, quiere decir que en la forma de la materia visible tambien ha de influir. Entonces, ¿es que en su momento asumiamos unas formas que no respondian a la gravedad de la materia visible implicada?.

Si efectivamente existira la materia oscura, ¿no tendrian las galaxias que evolucionar de otra forma?.

Saludos

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Cabezón » 8/1/2012 11:39

Depende de como se distribuya la materia oscura. Si tiene simetría esférica, serviría para asegurar la forma redondeada de las galaxias.
Ten en cuenta que, mientras no se encuentre la materia oscura, el razonamiento se está haciendo al revés: a partir de la forma de las galaxias, se está deduciendo la presencia de materia oscura. Por lo que tengo entendido, la masa visible por sí sola no justifica plenamente esa simetría, los campos gravitatorios necesarios son mayores que los debidos a la materia visible.
A fin de cuentas la materia oscura, aunque no visible sigue siendo materia y por lo tanto sujeta a las leyes de la gravitación.
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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Neferirkare » 8/1/2012 18:39

Me haces dudar Cabezón. Y la verdad es que no lo tengo claro, por eso he abierto el hilo.

Casi con toda seguridad lo que pregunto esta ya contestado en los medios "oficiales", pero yo no lo he leido. Lo que siempre he leido, es que la velocidad de estrellas en los brazos de las galaxias, en torno al centro galactico, no se explica bien contando solo con el efecto gravitatorio de la materia visible. Aplicar (o imaginar) una materia oscura gravitatoriamente activa, tengo entendido que permite explicar esa velocidad.

Pero la forma no es la velocidad. Estan interrelacionadas, por supuesto, pero lo que no he leido, es que la forma de las galaxias no pudiera ser la que es si solo actuara la gravedad de la materia visible. Caso de que sí fuera suficiente la gravedad de materia visible para darle esas formas, ¿en que medida influiria la materia oscura?. ¿O es que tampoco la forma de las galaxias se explica sin materia oscura?. Esto ultimo es lo que tu me dices, pero aunque estrechamente unidos, no sé si ambos conceptos (forma y velocidad) se explican por la materia oscura. Ya digo, si no recuerdo mal, no fue hasta detectar estas anomalias de velocidad cuando se planteo esta nueva materia. Y la forma de las galaxias se habia aceptado varias decadas antes, sin requerir la existencia de nada nuevo.

Saludos.

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor ralugata » 9/1/2012 17:32

Neferirkare escribió:Me haces dudar Cabezón. Y la verdad es que no lo tengo claro, por eso he abierto el hilo.

Casi con toda seguridad lo que pregunto esta ya contestado en los medios "oficiales", pero yo no lo he leido. Lo que siempre he leido, es que la velocidad de estrellas en los brazos de las galaxias, en torno al centro galactico, no se explica bien contando solo con el efecto gravitatorio de la materia visible. Aplicar (o imaginar) una materia oscura gravitatoriamente activa, tengo entendido que permite explicar esa velocidad.

Pero la forma no es la velocidad. Estan interrelacionadas, por supuesto, pero lo que no he leido, es que la forma de las galaxias no pudiera ser la que es si solo actuara la gravedad de la materia visible. Caso de que sí fuera suficiente la gravedad de materia visible para darle esas formas, ¿en que medida influiria la materia oscura?. ¿O es que tampoco la forma de las galaxias se explica sin materia oscura?. Esto ultimo es lo que tu me dices, pero aunque estrechamente unidos, no sé si ambos conceptos (forma y velocidad) se explican por la materia oscura. Ya digo, si no recuerdo mal, no fue hasta detectar estas anomalias de velocidad cuando se planteo esta nueva materia. Y la forma de las galaxias se habia aceptado varias decadas antes, sin requerir la existencia de nada nuevo.

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No sabemos si lo que llamamos materia oscura es materia, solo sabemos que la luz de fondo que nos llega, a veces se ve interferida por algo que deforma la imagen que trasmite.

Esa deformacion creemos que es por una deformacion geometrica del espacio que la luz atraviesa, su causa es desconocida, pero como sabemos que la materia tiene masa y la masa deforma la geometria del espacio le hemos atribuido el apelativo de materia.

Que otra cosa produce deformaciones en el espacio?????

Claro que la presencia de un cuce proximo a un rio puede desviar el curso de este, asi un surco en el espacio puede producir un terreno cosmico en cuesta que haga que los movimientos de los astros tengan otra sintonia que la esperada.

Terminos como MATERIA OSCURA, ENERGIA OSCURA, CUERDAS, BRANAS....deberian estar prohibidos en una fisica que trata de conocer la realidad.

Nadia ha visto que su denominacion coincida con lo real, solo es aceptable de forma metaforica.
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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Neferirkare » 9/1/2012 20:37

Verdaderamente el termino le viene mejor a una historia de Elfos que a un concepto físico. Además, lo de llamar a algo "oscuro", aunque sea apropiado en este caso, da a entender no ya que no radia, sino mas bien que no tenemos ni idea. Me vuelve a sonar al fantastico "eter".

Ahora bien, no estoy de acuerdo con que esos terminos debieran estar prohibidos. Campo electromagnetico es una expresíón que a la mayoria de la gente le suena a magia pero que es fisicamente identificable con la realidad y los que tenemos una ligera idea (muy ligera en mi caso), entendemos lo que pretende explicar.

Otros terminos como los que indicas, son digamos por el momento, mas ambiguos. Pero pienso que basicamente porque son unos recien llegados al mundo de la física. Se habla de cuerdas. Puede que fisicamente no tengan finalmente el aspecto de cuerdas sino que sean peonzas vibrantes (por decir algo), pero ahi esta el quid de la fisica. Ir haciendo aproximaciones que se van matizando con pruebas experimentales o mejores y mas completos desarrollos teoricos.

En cualquier caso, sea o no sea materia, parece que se detecta un efecto gravitatorio. Lo que me sigo preguntando es si ese efecto se ha detectado solo por la rotación de los brazos externos o ya la propia forma galáctica mostraba que tenia que haber algo mas ahi, materia o ondas o lo que sea que cause esa distorisión.

Saludos

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor alshain » 9/1/2012 20:49

Claro que la materia oscura determina la forma de las galaxias. No podría ser de otra forma siendo que conforma un 90% de la masa. Pero este es un tema bastante complejo, del cual yo no sé darte un resumen. Por ejemplo, se cree que la estabilidad de las espirales sin barra frente a la formación de barras depende fuertemente de la materia oscura. Mira por ejemplo este artículo de mi blog (abandonado), que seguro te va a interesar: http://lastmonolith.blogspot.com/2008/0 ... teria.html

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Neferirkare » 11/1/2012 00:21

Lo primero comentar que es una pena que el blog esté abandonado. Desde aqui te animo a que lo retomes. Es un interes egoista pero que le vamos a hacer :wink: .

En cuanto al articulo, creo que viene incluso a potenciar mi pregunta. Si la materia oscura es determinante en la estabilidad de las galaxias y determina la mayor velocidad observada en las extrellas de los extremos galacticos es, obviamente, porque tiene un efecto gravitatorio e interacciona con la materia visible. Sobre esto no hay duda.

Pero si la materia oscura conforma cerca del 90 % de la masa total, ¿Por qué permite que la materia visible adopte una forma aplanada y no se distribuya de forma mas redondeada que es como comunmente se representa una galaxia con la supuesta materia?. Entiendo que si la velocidad de estrellas lejanas es mayor que la esperada por la gravitación de la materia visible es porque la mayor parte de la concentración de materia oscura se da en el entorno del bulbo central y no en los brazos galacticos. Si esto es asi, ¿como es que la forma de la galaxia visible sigue siendo espiral aplanada?.

Si me decís: Es que la materia oscura esta distribuida con la misma forma que la visible, como un disco aplanado en los bordes, entonces, ¿con esa estructura y distribución de materia oscura se justifican los diferenciales de velocidad detectados sobre los predichos usando solo la gravedad de la materia visible?.

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor alshain » 11/1/2012 01:56

En una galaxia espiral la materia oscura se distribuye de forma esférica en el halo y la materia visible se distribuye básicamente en el disco. La razón está en que la primera interactúa electromagnéticamente y la segunda no. Cuando se forma una galaxia por colisión entre galaxias menores o nubes de gas con halos de materia oscura, los halos de materia oscura se unen formando esferas o elipsoides, manteniendo la energía de cada una de las partículas. Las nubes de gas, las partículas en ellas, por contra, colisionan (interactúan electromagnéticamente) entre si dando lugar a procesos de enfriamiento. Esto hace que la energía de las partículas disminuya, lo cual, dado que el momento angular debe conservarse, lleva a la nube de gas a reconfigurarse en forma de disco. Luego, dado que las estrellas se forman en lugares donde hay gas, toda la materia, tanto gas como estrellas, acaba en el disco galáctico. Las galaxias elípticas son resultado de colisiones tardías, en las cuales las galaxias involucradas contenían ya gran cantidad de estrellas. Dado que estas estrellas no colisionan se comportan en este sentido igual que la materia oscura.

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Neferirkare » 12/1/2012 22:30

Cuando lo que hago no es preguntar sino contestar o solicitar alguna aclaración, me gusta recordar de vez en cuando que hay muchisimos conceptos e ideas basicas de física que, aun dandolos por conocidos, a veces me hacen aguas.

Comentas alshain que solamente la materia digamos ordinaria puede interactuar electromagneticamente. De acuerdo. Y parece que, derivado de ello y de las conexiones debidas a colisiones galacticas o con nubes de gas, este tipo de materia tiende a adoptar la forma de disco aplanado. Me temo que, o no interpreto bien tus palabras o, nuevamente, haces (y lo agradezco :( ) que me tenga que replantear algunas ideas que creia tener firmes.

Primero. Me llama la atención cuando dices que como las particulas de materia ordinaria colisionan e interactuan electromagneticamente, se produce un enfriamiento y una perdida de energia. ¿No seria justo lo contrario?. Si alguien hubiera puesto solo el inicio de la frase yo, inmediatamente, habria puesto que aquello se calienta por los dos motivos, por los choques, si los hay, y por la interacción. Claro que quizas la idea es que particulas que tienen una energia mayor en sus nubes o galaxias de origen, cuando se produce la conexión galactica, digamos que se "relajan", es decir que pierden energia como has dicho. Lo que ocurre que me imaginaba que si las dos nubes (suponiendo dos que ya es bastante) o galaxias en colisión tiene particulas mas energeticas en origen, no sé de que manera los dos grupos de particulas van a perder energia. ¿Esa energia pasa a ser energia cinética de giro?. ¿O es que habitualmente una de las estructuras colisionantes tiene mas energia y la otra menos y se produce una compensación?. Supongo que lo que necesitaria es leerme unos cientos de articulos sobre dinamica galactica :shock: .

Segundo y quizas peor. Tenia la firme idea de que el primer determinante de la forma de las galaxias era la gravedad. Si fuese asi, mi interpretación es la que ponia mas arriba. Si tanto la materia ordinaria como la oscura tienen efecto gravitatorio, la forma depende del efecto de ambas y si una de ellas (el 90 %) esta en el halo, no me explico (o explicaba) como se puede mantener la forma de disco. Ahora bien, si me confirmaras que la forma galactica es mas dependiente de las interacciones electromagneticas derivadas de colisiones o cruces intergalacticos o con nubes de polvo y poco dependientes de la gravedad, entonces lo que tengo que hacer, otra vez, es recomponer mis ideas en este tema :oops: .

Saludos

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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor alshain » 12/1/2012 23:40

En efecto creo que debo confirmar tus temores. La diferencia esencial entre la forma de disco y la de elipsoide o esfera del halo de materia oscura se debe a la interacción electromagnética. En concreto esos procesos de enfriamiento que al final hacen que la materia oscura y la materia bariónica se separen en dos estructuras diferentes.

Las dudas que planteas son razonables porque no te lo he explicado bien, porque quise meter demasiada información en este post anterior. De hecho para explicar esta diferencia entre materia oscura y materia ordinaria conviene preguntarse por la evolución de una nube de partículas bajo el efecto de la gravitación (y no por lo que ocurre durante una colisión).

Las partículas en una nube de partículas de materia oscura interactúan sólo gravitacionalmente (interactúan también de forma débil, pero estos procesos son despreciables y no vienen al caso). Dada una inhomogeneidad inicial la gravitación hace que las partículas se distribuyan entorno a ella y empiecen a adquirir órbitas a su alrededor. Dado que las partículas sólo interactúan gravitacionalmente pasan prácticamente las unas al lado de las otras siendo sólo afectadas por esa inhomogeneidad inicial, la cual, poco a poco, va creciendo de forma que las órbitas de las partículas se van modificando.

En una nube de materia bariónica la situación es diferente. Las partículas no pasan las unas al lado de las otras como si nada, sino que son afectadas por campos electricos y magnéticos (dado que la nube inicial contiene iones y electrones libres, entre otras partículas). Con ello, estas colisiones entre partículas van a dar lugar a una radiación libre de frenado de los iones y electrones. La radiación generada transporta una considerable energía fuera de la nube. Iguamente, procesos de recombinación de Hidrógeno y Helio por colisiones producen radiación transportada fuera de la nube. Estos dos procesos (radiación de frenado y recombinación) son los dos procesos de enfriamiento más importantes en la formación galáctica. En definitiva, la nube bariónica pierde energía durante un colapso gravitacional. Dada esta peculiaridad a su colapso se lo denomina "colapso disipativo".

La cuestión es que el proceso de enfriamiento es más rápido que el del colapso en una nube bariónica, por lo que disipa energía eficientemente durante el colapso. Si fuese al revés, la nube no disiparía y colapsaría adiabáticamente incrementando su presión interna y frenando relativamente pronto el colapso. Este proceso también se da, pero no inicialmente. Inicialmente domina el primero; la nube bariónica disipa rápido energía y su colapso con conservación de momento angular la lleva a reconfigurarse y formar un disco.

Saludos.
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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor ralugata » 13/1/2012 00:05

La exposicion de Alshain aclara muchas cosas, la materia oscura no iteracciona electromagneticamente, solo obedece a la gravedad.

Que particulas podrian ser aspirantes a unas caracteristicas asi???

Desde luego tienen que ser particulas sin carga electrica y sin carga magnetica.

El neuton podria ser un aspirante, pero el tener spin podria tambien ser descartardo.

Desconozco si los neutrinos tienen spin, pero creo que tienen que moverse a velocidades muy elevadas, asi que descartamos tambien a los neutrinos.

La cuestion es por que esas particulas se mantienen fuera de la galaxia, si estuvieran dentro nos las encontrariamos en los rayos cosmicos o en laboratorios, pero parece que no son ninguna de ellas.

Tiene pues que haber algo que las repela del interior de la galaxia, pero que una vez afuera esa fuerza dejase de forzarlas.

Una galaxia tiene un campo magnetico, interno, quizas limitado a su interior, quizas sea eso lo que expulsa de ellas a la MO, quizas el magnetismo sea el origen de su diaspora, en cuyo caso el tan buscado monopolo quizas exista errante en el exilio.
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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Jaime Rudas » 13/1/2012 22:12

alshain escribió:En una galaxia espiral la materia oscura se distribuye de forma esférica en el halo y la materia visible se distribuye básicamente en el disco. La razón está en que la primera interactúa electromagnéticamente y la segunda no.

¿No es al revés?
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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor alshain » 13/1/2012 22:13

Claro que es al revés, gracias por la corrección.
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Re: Materia oscura y la forma de las galaxias

Notapor Jaime Rudas » 13/1/2012 22:29

ralugata escribió:La exposicion de Alshain aclara muchas cosas, la materia oscura no iteracciona electromagneticamente, solo obedece a la gravedad.

Que particulas podrian ser aspirantes a unas caracteristicas asi???

Desde luego tienen que ser particulas sin carga electrica y sin carga magnetica.

El neuton podria ser un aspirante, pero el tener spin podria tambien ser descartardo.

¿Por qué tendría que ser descartado por tener espín? Me parece, más bien, que podría ser descartado por tener una vida media muy corta (15 minutos, si mal no recuerdo).

ralugata escribió:Desconozco si los neutrinos tienen spin, pero creo que tienen que moverse a velocidades muy elevadas, asi que descartamos tambien a los neutrinos.

Tiene espín = 1/2, pero no veo por qué esto los descarte para ser materia oscura. Lo mismo con la velocidad.

ralugata escribió:La cuestion es por que esas particulas se mantienen fuera de la galaxia, si estuvieran dentro nos las encontrariamos en los rayos cosmicos o en laboratorios, pero parece que no son ninguna de ellas.

Entiendo que no es por eso que no las detectamos, sino porque no interactúan electromagnéticamente. O sea, así como estamos inmersos en neutrinos que no podemos detectar, también estamos inmersos en materia oscura, cuyas partículas tampoco podemos detectar.
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Origen de la materia oscura

Notapor jvdonet » 11/3/2012 12:47

Hola a todos, tengo una teoría para la materia oscura e incluso de la energía oscura, que se explica por el entrelazamiento cuántico. Eso de si dos partículas han estado conectadas lo que le ocurre a una le pasa instantáneamente a la otra; no importa la distancia que las separe. Allá va.
"Es el resultado del material o la energía que ha entrado en un agujero negro, cada partícula engullida tiene una homóloga de materia oscura, la entrelazada cuánticamente, desde tiempo a, parece que las partículas se quedan dentro del agujero de ese modo, lo que en el espacio están separadas y observamos algo fantástico. A medida que este engulle materia o energía se va creando más materia o más energía oscura.”
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