Por que as anãs marrons não são a matéria escura?

Parece não haver matéria suficiente para explicar o fato de que a velocidade de algumas estrelas localizadas longe do centro da galáxia é quase a mesma velocidade das estrelas encontradas mais próximas do centro da galáxia, portanto parece que deve haver ainda mais matéria : então essa matéria ausente é denominada matéria escura. Existe um tipo de objeto estelar que não é massivo o suficiente para produzir sua própria luz, mas é muitas vezes mais massivo que Júpiter, também conhecido como anã marrom. Como não é brilhante o suficiente para ser detectado pelo nosso telescópio espacial profundo nem pelas contrapartes da Terra, elas devem ser numerosas nas galáxias, pois acredito que esses objetos ficam na faixa intermediária entre planetas e estrelas. No entanto, parece que a comunidade científica descartou esse potencial candidato à matéria escura sem escanear a galáxia inobservável da Via Láctea, bem como outros bilhões com diferentes espectros de luz. Por que as anãs marrons não são consideradas candidatas à misteriosa matéria escura?

Duas razões.

1. Sabemos, observando as curvas de rotação das galáxias e o movimento das galáxias nos aglomerados e pelas lentes gravitacionais, que a quantidade de "matéria escura" representa cerca de 30% da densidade do universo. Por outro lado, estimativas da abundância de deutério, hélio, trítio e lítio produzidos no big bang indicam que apenas 5% da densidade do universo pode estar na forma de matéria normal (por exemplo, átomos, prótons, nêutrons etc. ) Como as anãs marrons são feitas dessas coisas, elas só podem contribuir para essa pequena porcentagem e não podem ser responsáveis ​​pela maior parte da matéria escura (o mesmo vale para qualquer coisa feita de "matéria bariônica" normal).

2. Os astrônomos contam quantas anãs marrons existem, tanto na vizinhança local quanto em aglomerados de estrelas (ver, por exemplo, Andersen et al. 2008 ; Kirkpatrick et al. 2011 ; Burningham et al. 2013 ;. Em outras palavras, podemosveja anãs marrons - elas emitem a maior parte de sua luz na parte infravermelha do espectro, e pesquisas como SDSS, 2MASS e WISE as descobriram aos milhares. Acontece que há cerca de 1 anã marrom para cada 4 estrelas massivas. Portanto, apesar de numerosos, eles contribuem com uma fração muito pequena da matéria normal em nossa galáxia. Além disso, experimentos de microlente para a protuberância galáctica e as nuvens de Magalhães sugerem que, embora existam muitas anãs marrons em outras partes de nossa galáxia (por exemplo, Alcock et al. 2000 ; Novati et al. 2008 ), não há o suficiente para dar uma contribuição significativa. à matéria escura e, portanto, os resultados de nossa vizinhança solar parecem representativos da galáxia como um todo.

As anãs marrons são brilhantes no rádio. Eles emitem muita luz, apenas não muita luz visível.

Uma das propriedades da matéria escura é que ela também não obscurece a luz. A poeira interestelar (que pode ser composta por muitas partículas maiores do tamanho de um planeta) tende a obscurecer a luz, mesmo que não emita nenhuma. Portanto, devido ao fato de não emitir nem obscurecer a luz, podemos descartar que sejam anãs marrons, poeira ou praticamente qualquer coisa no meio.

Pode ser um campo de buracos negros leves, mas isso parece improvável, pois os buracos negros são raros e geralmente cercados por evidências de sua formação. Não é razoável supor que existam enormes enxames de buracos negros leves que compõem uma grande fração da massa do universo.

Matérias exóticas nos parecem estranhas, mas na verdade não são tão incomuns. Já sabemos que os neutrinos existem e são de fato muito abundantes. Os neutrinos passam pela matéria normal quase completamente desinibida. Eles não podem ser do que a matéria escura é feita, porque viajam à velocidade da luz como fótons, enquanto muita matéria escura é relativamente estacionária. Parece razoável acreditar que é alguma forma de matéria exótica que não interage com a luz. É estranho para nós, mas parece muito consistente com o que sabemos sobre a física de partículas.