La materia oscura cálida ( WDM ) es una forma hipotética de materia oscura que tiene propiedades intermedias entre las de la materia oscura caliente y la materia oscura fría , lo que hace que la formación de estructuras ocurra de abajo hacia arriba desde arriba de su escala de flujo libre y de arriba hacia abajo debajo de su escala. escala de transmisión gratuita. Los candidatos a WDM más comunes son los neutrinos y gravitinos estériles . Los WIMP ( partículas masivas de interacción débil ), cuando se producen de forma no térmica, podrían ser candidatos para la materia oscura cálida. En general, sin embargo, los WIMP producidos térmicamente son candidatos a materia oscura fría .
keVins y GeVins
Una posible partícula candidata a WDM con una masa de unos pocos keV proviene de la introducción de dos nuevos fermiones de carga cero y número de leptones cero en el modelo estándar de física de partículas: "fermiones inertes de masa keV" (keVins) y "fermiones inertes de masa de GeV". "(GeVins). Los keVins se sobreproducen si alcanzan el equilibrio térmico en el universo temprano, pero en algunos escenarios la producción de entropía de la desintegración de partículas inestables más pesadas puede suprimir su abundancia al valor correcto. Estas partículas se consideran "inerte", ya que sólo han suprimido las interacciones con el Higgs Z . Los neutrinos estériles con masas de unos pocos keV son posibles candidatos para keVins. A temperaturas por debajo de la escala electrodébil, sus únicas interacciones con las partículas del modelo estándar son interacciones débiles debido a su mezcla con neutrinos ordinarios . Debido a la pequeñez del ángulo de mezcla, no se sobreproducen porque se congelan antes de alcanzar el equilibrio térmico. Sus propiedades son consistentes con los límites astrofísicos provenientes de la formación de estructuras y el principio de Pauli si su masa es mayor de 1-8 keV.
En febrero de 2014, diferentes análisis [1] [2] han extraído del espectro de emisiones de rayos X observado por XMM-Newton , una señal monocromática en torno a 3,5 keV. Esta señal proviene de diferentes cúmulos de galaxias (como Perseo y Centauro ) y varios escenarios de materia oscura cálida pueden justificar tal línea. Podemos citar, por ejemplo, un candidato de 3,5 keV que se aniquila en 2 fotones, [3] o una partícula de materia oscura de 7 keV que se descompone en un fotón y un neutrino. [4]
En noviembre de 2019, el análisis de la interacción de varias materias de halo galáctico en densidades y distribución de corrientes estelares, provenientes de los satélites de la Vía Láctea, pudieron restringir mínimos de masa para perturbaciones de densidad por Kevins de materia oscura cálida en el GD- Corrientes 1 y Pal 5. Este límite inferior en la masa de reliquias térmicas de materia oscura cálida mWDM> 4,6 keV; o agregando recuentos de satélites enanos mWDM> 6.3 keV [5]
Ver también
- Materia oscura : forma hipotética de materia que comprende la mayor parte de la materia del universo
- Materia oscura caliente (HDM): una forma teórica de materia oscura que consiste en partículas que viajan con velocidades ultrarelativistas
- Materia oscura fría (CDM): tipo hipotético de materia oscura en física
- Modelo Lambda-CDM - Modelo de cosmología del Big-Bang
- Dinámica newtoniana modificada : hipótesis que propone una modificación de las leyes de Newton
Referencias
- ^ Bulbul, Esra; Markevitch, Maxim; Foster, Adam; Smith, Randall K .; Loewenstein, Michael; Randall, Scott W. (10 de junio de 2014). "Detección de una línea de emisión no identificada en el espectro de rayos X apilados de cúmulos de galaxias" . El diario astrofísico . 789 (1): 13. arXiv : 1402.2301 . Código Bibliográfico : 2014ApJ ... 789 ... 13B . doi : 10.1088 / 0004-637x / 789/1/13 . ISSN 0004-637X .
- ^ Boyarsky, A .; Ruchayskiy, O .; Iakubovskyi, D .; Franse, J. (15 de diciembre de 2014). "Línea no identificada en los espectros de rayos X de la galaxia de Andrómeda y el cúmulo de galaxias de Perseo". Cartas de revisión física . 113 (25): 251301. arXiv : 1402.4119 . Código Bibliográfico : 2014PhRvL.113y1301B . doi : 10.1103 / physrevlett.113.251301 . ISSN 0031-9007 . PMID 25554871 . S2CID 21406370 .
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- Viel, Matteo; Lesgourgues, Julien; Haehnelt, Martin G .; Matarrese, Sabino; Riotto, Antonio (31 de marzo de 2005). "Restringir candidatos a materia oscura cálida, incluidos neutrinos estériles y gravitinos ligeros con WMAP y Lyman-αforest". Physical Review D . 71 (6): 063434. arXiv : astro-ph / 0501562 . Código Bibliográfico : 2005PhRvD..71f3534V . doi : 10.1103 / physrevd.71.063534 . ISSN 1550-7998 . S2CID 119445620 .
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- Millis, John. Materia oscura cálida. About.com. Consultado el 23 de enero de 2013. http://space.about.com/od/astronomydictionary/g/Warm-Dark-Matter.htm .
Otras lecturas
- Bertone, Gianfranco (2010). Partículas de materia oscura: observaciones, modelos y búsquedas . Prensa de la Universidad de Cambridge . pag. 762. ISBN 978-0-521-76368-4.