¿Se puede encontrar materia oscura en forma de planetas, galaxias, etc.?

Si la materia oscura tiene gravedad como la materia normal, ¿eso significa que también puede formar planetas, sistemas solares, etc.? Cualquier respuesta será apreciada.

Planetas y estrellas, no. Cúmulos globulares y galaxias, sí.

Escamas pequeñas

Para condensarse en objetos relativamente compactos como los planetas, las estrellas e incluso las nubes de formación estelar más difusas, las partículas deben ser capaces de disipar su energía. Si no hacen esto, sus velocidades les prohíben formar algo.

Las partículas "normales", es decir, los átomos, hacen esto colisionando. Cuando los átomos colisionan, se excitan y cuando se desexcitan, emiten radiación que abandona el sistema y se lleva la energía. De esta manera, un conjunto de partículas puede relajarse en un sistema menos energético, y finalmente condensarse en, por ejemplo, una estrella. Además, las colisiones provocan que más partículas energéticas donen energía a las menos energéticas, lo que hace que el conjunto alcance el equilibrio termodinámico , es decir, todas las partículas tienen la misma energía en promedio.

La materia oscura es, por definición, incapaz de colisionar e irradiar, y por lo tanto, en escalas tan pequeñas como estrellas y planetas, las partículas que ingresan a un pozo potencial con una energía dada mantendrán esa energía. Por lo tanto, acelerarán hacia el centro, luego se desacelerarán después de su aproximación más cercana al centro, y finalmente abandonarán el sistema con la misma energía que antes (si al principio no estaba unido). Esto hace imposible que la materia sin colisión forme objetos tan pequeños.

Escamas grandes

En la escala de las galaxias, sin embargo, varios mecanismos de relajación permiten que la materia oscura forme estructura. Esta es la razón por la que en las simulaciones puras del cuerpo N del Universo, como la Simulación del Milenio , verás galaxias. Los tamaños de estas estructuras dependen de la resolución, pero se miden en millones de masas solares.

Los mecanismos de relajación incluyen:

Esto es algo así como los brazos de galaxias que terminan, pero en el espacio de fase en lugar del espacio real.

Esto sucede cuando las partículas se acercan tanto que sus trayectorias divergen exponencialmente.

$\Phi$$\Phi$

$v_p$$v\gg v_p$$v\ll v_p$$v\sim v_p$$v$$v_p$$v \gtrsim v_p$$v$$v_p$

Puede leer más sobre estos mecanismos en Mo, Bosch y White's Galaxy Formation and Evolution .