Objeto de halo compacto masivo

Un objeto de halo compacto astrofísico masivo ( MACHO ) es un objeto astronómico capaz de explicar la presencia de materia oscura en el halo de las galaxias . 

MACHO Presenta[ aclarar ] es un objeto compuesto de materia bariónica ordinaria , que irradia poca o ninguna energía y se mueve a través del espacio interestelar sin estar asociado con ningún sistema planetario. Dado que los MACHO no son objetos brillantes, son difíciles de detectar. Los MACHO pueden ser agujeros negros , estrellas de neutrones , enanas marrones o planetas huérfanos . A veces, las enanas blancas y las enanas rojas muy tenues se clasifican como MACHO .

El término MACHO fue propuesto por el astrofísico Kim Griest en  1991 [1] [2] . Esta sigla , haciendo alusión al español. macho - " macho , idiota", es un contraste [1] con el término WIMP propuesto previamente [3] por el cosmólogo estadounidense Michael Turner para hipotéticas partículas elementales masivas no bariónicas que interactúan débilmente que prácticamente no interactúan con la materia ordinaria y se consideran entre los principales candidatos para el papel de la materia oscura ( wimp inglés - "bore, debilucho") [4]  

Tipos

Los agujeros negros a veces son detectados por un halo de gas brillante y polvo que se forma cuando el disco de acreción es destruido por la gravedad del agujero negro . Tal disco puede crear chorros de gas expulsados ​​desde la vecindad de un agujero negro. Un agujero negro aislado no tendrá un disco de acreción y sólo puede ser detectado por lentes gravitacionales .

Los cosmólogos cuestionan la afirmación de que los MACHO constituyen una parte significativa de la materia oscura, ya que los agujeros negros se encuentran en puntos aislados de la galaxia. Pero la mayor parte de los objetos que componen la materia oscura deben distribuirse uniformemente por toda la galaxia para equilibrar la gravedad. Algunos físicos, por ejemplo, George Chaplin ( ing.  George Chapline ) y Robert Laughlin ( ing.  Robert B. Laughlin ) creen que el modelo aceptado de agujeros negros es incorrecto y debería ser reemplazado por un nuevo modelo: el so -llamada hipótesis de la estrella de energía oscura . En el caso general, para el nuevo modelo, la distribución de la energía oscura será desigual, y las estrellas de energía oscura de tipo principal pueden ser posibles candidatas a MACHO.

Consideraciones teóricas

Las consideraciones teóricas han demostrado que la probabilidad de una gran contribución de los viejos objetos MACHO a la cantidad actual de materia oscura en el Universo es pequeña [5] . Según los conceptos modernos, no se podría haber formado un número suficiente de bariones durante el Big Bang [6] [7] . Las observaciones individuales de las oscilaciones acústicas bariónicas tanto en el fondo de microondas como en la distribución a gran escala de las galaxias proporcionan restricciones sobre la relación entre el número de bariones y la cantidad total de materia en el Universo. Tales observaciones mostraron que, independientemente de la presencia o ausencia de MACHO, la fracción de materia no bariónica debe ser grande.

Descubrimiento

MACHO se puede detectar cuando pasa frente a una estrella, ya que la gravedad del objeto desviará la trayectoria de la luz, lo que hará que la estrella parezca más brillante debido al efecto de la microlente gravitacional . Varios grupos de investigadores han intentado detectar objetos MACHO buscando amplificación de luz mediante microlentes. De acuerdo con los resultados del estudio, se concluyó que la presencia de materia oscura no puede explicarse por la presencia de MACHO en el rango de masas de 1⋅10 -8 a 100 masas solares. La colaboración MACHO afirmó que se habían detectado manifestaciones de microlente suficientemente fiables para predecir la presencia de un gran número de MACHO con masas de alrededor de 0,5 masas solares, capaces de explicar la presencia de alrededor del 20% de la materia oscura en nuestra Galaxia [8] . Esta conclusión implica que los objetos MACHO pueden ser enanas blancas o enanas rojas con masas similares. Sin embargo, las enanas blancas y rojas no son completamente oscuras; emiten algo de radiación, por lo que pueden detectarse en estudios del cielo. Las revisiones en curso permitieron rechazar la suposición de que tales objetos constituyen una parte significativa de la materia oscura en nuestra galaxia. Otro grupo de investigadores, "la colaboración EROS2", no confirmó los hallazgos del primer grupo. No detectaron un número suficiente de fenómenos de microlente con el doble de sensibilidad [9] . Las observaciones con el instrumento NICMOS del telescopio Hubble mostraron que menos del uno por ciento de la masa del halo son enanas rojas [10] [11] , lo que corresponde a una fracción insignificante de la masa del halo de materia oscura.

Notas

  1. 1 2 "Como una alternativa importante a los WIMP, esta última clase seguramente debería llamarse colectivamente Objetos de halo compactos astrofísicos masivos (MACHO)". — Griest K. Microlente galáctica como método para detectar objetos de halo compactos masivos  //  The Astrophysical Journal. - 1991. - vol. 366 . - Pág. 412 . — ISSN 0004-637X . -doi : 10.1086/ 169575 . - .
  2. Croswell, Ken. El universo a medianoche. - Simon y Schuster , 2002. - Pág. 165.
  3. Steigman G. , Turner MS Restricciones cosmológicas sobre las propiedades de partículas masivas que interactúan débilmente  (inglés)  // Física nuclear B. - 1985. - vol. 253 . - P. 375-386 . — ISSN 0550-3213 . - doi : 10.1016/0550-3213(85)90537-1 .
  4. Turner MS (2022), El camino hacia la cosmología de precisión, arΧiv : 2201.04741 . 
  5. Katherine Freese, Brian Fields y David Graff, [1] Límites de los objetos estelares como la materia oscura de nuestro halo: parece ser necesaria la materia oscura no bariónica
  6. Brian Fields, Katherine Freese y David Graff, [2] Restricciones de abundancia química en enanas blancas como materia oscura de halo, Astrophys. J. 534:265-276,2000.
  7. Arnon Dar, La materia oscura y la nucleosíntesis del Big Bang . Archivado el 17 de marzo de 2020 en Wayback Machine . Astrofias. J. 449 (1995) 550
  8. C. Alcock et al., The MACHO Project: Microlensing Results from 5.7 Years of LMC Observations Archivado el 8 de junio de 2020 en Wayback Machine . Astrofias. J. 542 (2000) 281-307
  9. P. Tisserand et al., Limits on the Macho Content of the Galactic Halo from the EROS-2 Survey of the Magellanic Clouds , 2007, Astron. Astrofias. 469, 387-404
  10. David Graff y Katherine Freese, [3] , Análisis de la búsqueda de enanas rojas con un telescopio espacial Hubble: límites de la materia bariónica en el halo galáctico, Astrophys. J. 456:L49, 1996.
  11. J. Najita, G. Tiede y S. Carr, From Stars to Superplanets: The Low-Mas Initial Mass Function in the Young Cluster IC 348. The Astrophysical Journal 541, 1 (2000), 977–1003