¿Por qué las enanas marrones no son la materia oscura?

Parece que no hay suficiente materia para explicar el hecho de que la velocidad de algunas estrellas ubicadas lejos del centro de la galaxia es casi la misma velocidad que las estrellas que se encuentran más cerca del centro de la galaxia, por lo tanto, parece que debería haber aún más materia : entonces esta materia faltante se denomina materia oscura. Hay un tipo de objeto estelar que no es lo suficientemente masivo como para producir su propia luz, pero es muchas veces más masivo que Júpiter, también conocido como enana marrón. Dado que no es lo suficientemente brillante como para ser detectado por nuestro telescopio espacial profundo ni por sus contrapartes unidas a la Tierra, deberían ser numerosas en las galaxias, ya que creo que estos objetos se encuentran en el rango medio entre planetas y estrellas. Sin embargo, parece que la comunidad científica había descartado a este potencial candidato de materia oscura sin escanear la galaxia no observable de la Vía Láctea, así como miles de millones de otros con diferentes espectros de luz. ¿Por qué las enanas marrones no son consideradas candidatas para la misteriosa materia oscura?

Dos razones.

1. Sabemos por mirar las curvas de rotación de galaxias y el movimiento de las galaxias en cúmulos y por lentes gravitacionales, que la cantidad de "materia oscura" es aproximadamente el 30% de la densidad del universo. Pero, por otro lado, las estimaciones de las abundancias de deuterio, helio, tritio y litio producidas en el Big Bang indican que solo el 5% de la densidad del universo puede estar en forma de materia normal (por ejemplo, átomos, protones, neutrones, etc. ) Como las enanas marrones están hechas de estas cosas, solo pueden contribuir a este pequeño porcentaje y no pueden ser responsables de la mayor parte de la materia oscura (lo mismo es cierto para cualquier cosa hecha de "materia bariónica" normal).

2. Los astrónomos han contado cuántas enanas marrones hay, tanto en el vecindario local como en los cúmulos de estrellas (ver, por ejemplo, Andersen et al. 2008 ; Kirkpatrick et al. 2011 ; Burningham et al. 2013 ; en otras palabras, podemosvea enanas marrones: emiten la mayor parte de su luz en la parte infrarroja del espectro, y encuestas como SDSS, 2MASS y WISE las han descubierto por miles. Resulta que hay aproximadamente 1 enana marrón por cada 4 estrellas masivas más. Entonces, aunque numerosos, contribuyen con una fracción muy pequeña de la materia normal en nuestra galaxia. Además, los experimentos de microlente hacia la protuberancia galáctica y las nubes de Magallanes sugieren que aunque hay muchas enanas marrones en otras partes de nuestra galaxia (por ejemplo, Alcock et al. 2000 ; Novati et al. 2008 ), no hay suficientes para hacer una gran contribución. a la materia oscura, por lo que los resultados de nuestro vecindario solar parecen representativos de la galaxia en su conjunto.

Las enanas marrones son brillantes en la radio. Emiten mucha luz, pero no mucha luz visible.

Una de las propiedades de la materia oscura es que tampoco oscurece la luz. El polvo interestelar (que puede estar compuesto por muchas partículas más grandes del tamaño de un planeta) tiende a oscurecer la luz incluso si no emite ninguna. Por lo tanto, debido a que no emite ni oscurece la luz, podemos descartar que sean enanas marrones, polvo o casi cualquier cosa intermedia.

Podría ser un campo de agujeros negros livianos, pero eso parece poco probable ya que los agujeros negros son raros y generalmente están rodeados de evidencia de su formación. No es razonable suponer que hay enormes enjambres de agujeros negros livianos que constituyen una gran fracción de la masa en el universo.

La materia exótica nos parece extraña, pero en realidad no es tan infrecuente. Ya sabemos que existen neutrinos y, de hecho, son muy abundantes. Los neutrinos pasan a través de la materia normal casi completamente desinhibidos. No pueden ser de lo que está hecha la materia oscura, porque viajan a la velocidad de la luz como los fotones, mientras que mucha materia oscura es relativamente estacionaria. Parece razonable creer que es una forma de materia exótica que no interactúa con la luz. Es extraño para nosotros, pero parece muy consistente con lo que sabemos de física de partículas.