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Titolo: Materia oscura ed accelerazione delle galassie

Dalle osservazioni astronomiche sembra che le galassie piu' lontane
abbiano una accelerazione non facile da spiegare.
Ho letto che qualcuno ipotizza che la causa di questa accelerazione
possa essere nella -materia oscura-.
Ma come farebbe eventualmente questa materia oscura a far accelerare
le galassie ? Se dall'osservazione sembra che le galassie piu' lontane
abbiano questa accelerazione,la materia oscura per accelerarle dovrebbe
trovarsi ancora piu' lontana ed -attrarle- con la forza gravitazionale.
Se l'universo si espande accelerando,e l'universo e' il TUTTO ,
la materia oscura non puo' trovarsi -al di là- ed attrarre le galassie.
Se invece come è logico che sia non si trova -al di là- ma è all'interno
dell'universo,come faccia ad accelerare l'espansione delle galassie
è (per me) incomprensibile.
Luca
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 lontane abbiano una accelerazione non facile da spiegare [...].
Non si tratta tanto delle accelerazioni, quanto delle velocita' di 
rotazione. Se la materia fosse solo quella visibile, ci si aspetterebbe che 
le gli oggetti piu' lontani dal centro ruotino con una velocita' che va come 
1/sqrt(r), con r=distanza dal centro. Le osservazioni mostrano pero' che v 
tende ad assumere un valore piu' o meno costante... ergo, o qualcosa non va 
con le nostre conoscenze fisiche (=> MOdified Newtonian Dynamics), o la' in 
mezzo c'e' qualcosa che non vediamo (=> materia "oscura"). Per inciso, non 
mi risulta che il problema riguardi solo le galassie lontane.
L'ipotesi MOND e' - stando al mio prof - "intrigante", perche' funziona 
abbastanza bene con tutte le galassie. I problemi sono che (1) non c'e' 
nessuna altra evidenza sperimentale o ragione teorica che la sostenga, (2) 
bisogna metterla d'accordo con la RG e (3) ci sono dei problemi con i 
profili di temperature degli ammassi di galassie (ma non chiedere ulteriori 
spiegazioni, non ne so molto).
Quanto alla materia oscura... beh le ipotesi si sprecano: dai MACHOs 
(MAssive Compact Halo Objects) alle WIMPs (Weakly Interacting Massive 
Particles), che sembrano ora le candidate piu' probabili (attenzione 
pero'... relata refero).
Davide Campagnari 

 le galassie ?
Non si tratta della materia oscura ma dell'energia oscura. La legge di 
Hubble prevede che la velocità di espansione dell'universo, osservata da un 
punto, sia proporzionale alla distanza da questo punto (un po' come in un 
elastico che viene teso), è questa espansione dello spazio che trascina le 
galassie. Recenti osservazioni fanno pensare che questa velocità aumenti nel 
tempo, ovvero l'espansione dell'universo accelera. Una delle possibili 
spiegazioni è che vi sia una forma di energia, l'energia oscura per 
l'appunto, che abbia un effetto antigravitazionale, ovvero repulsivo. Quello 
che non ho ben capito se, da un punto di vista matematico, le equazioni di 
campo di Einstein con il termine cosmologico, per capirsi, si può 
identificare tale energia con il termine cosmologico che ha anch'esso un 
ruolo repulsivo, anche se Einstein l'aveva tirato fuori (e poi l'aveva 
aborrito) per giustificare l'universo statico.
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 Il che e' come dire che non si capisce niente...
In effetti vedendo le pubblicazioni giornaliere su astro-ph c'è solo
l'imbarazzo della scelta. Premetto che -un po' dico purtroppo- non è
esattamente il mio campo, ma leggevo recenti lavori di S. Matarrese secondo
cui i dati delle supernovae lontani sarebbe comunque possibili spiegarli
anche senza costante cosmologica. Quindi l'evidenza osservativa di una
costante cosmologica anche se probabile e lontana dall'essere certa..
Mi pare di capire che una delle prime spiegazioni -lunghi dall'essere
completa- era di attribuire la costante cosmologia ad un campo scalare (come
l'inflazione) talmente debole da farsi vedere appena su dimensioni pari a
quelle dell'universo osservabile. Intrigante l'idea che possano esserci
altri campi scalari, che si manifestano su dimensioni maggiori e che mai (?)
potremo scoprire... Ma da recenti lavori pare anche che la 'freddezza' del
flusso di Hubble -e quindi anche su piccole scale, cioè pochi Mpc- possa
essere spiegata in termini di costante cosmologica.
Ma appunto la costante cosmologica è solo uno dei candidati. Vedo
ultimamente un gran fiorire di articoli dove di parla di phantom-field e
olografia, qualcuno sa dirmi qualcosa in proposito?Alcuni addirittura
ipotizzano teorie dove dark-energy e dark-matter sono diverse faccie della
stessa medaglia, insomma la confusione regna sovrana e si la fantasia non ha
limiti.... (con il rischio di mischiare lavori seri a semi-bufale,direi)
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 ...
Concordo anch'io sul termine "intrigante", ma stiamo parlando di
un'altra cosa...
La questione dell'energia oscura nasce da tutt'altra parte. Le
relazioni magnitudine-redshift di supernovae lontane (insieme con
altri dati, per es. quelli sulle fluttuazioni spaziali della
radiazione di fondo) vanno fittate con un modello cosmologico nel quale
ci sono alcuni parametri liberi.
Viene fuori che questo fit riesce bene solo se si accetta nelle eq. di
Einstein il famoso "termine cosmologico":
R_ab - R g_ab /2 - L g_ab = 8 \pi T_ab. (1)
Qui il termine cosmologico e' il terzo a primo membro, dove ho scritto
L ma di solito si scrive Lambda (costante cosmologica). L e' uno dei
parametri del fit.
Scritta cosi', la (1) e' una modifica (dovuta allo stesso Einstein)
delle equazioni "pure", ossia senza termine cosmologico.
Ma riscriviamola cosi':
R_ab - R g_ab /2 = 8 \pi T_ab + L g_ab. (2)
Ora il termine cosmologico acquista il carattere di un contributo
addizionale al tensore energia-impulso T_ab, che si puo' attribuire a
qualcosa di non direttamente osservabile: e' questa la "energia
oscura".
Per un comune fluido perfetto si ha
T_ab = (\rho + p) u_a u_b - p g_ab
dove rho e' la densita' di quiete, p la pressione, u_a la q-velocita'
del fluido.
Per interpretare anche il termine addizionale allo stesso modo,
bisogna supporre che per questo nuovo fluido si abbia p = -\rho = -L:
densita' positiva e pressione negativa.
Non solo: \rho risulta costante invece di decrescere con l'espansione
dell'Universo.
Sono queste proprieta' che causano l'accelerazione.
Al momento nessuno sa da dove possa venir fuori una tale forma di
materia-energia: si parla di "energia del vuoto quantistico" ma in
realta' qualunque stima ragionevole su questa base darebbe un termine
troppo grande, non ricordo se per 60 o 120 ordini di grandezza.
Il che e' come dire che non si capisce niente...
 
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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

 ...
Hai ragione perche' non ho dichiarato esplicitamente le mie
convenzioni, pero' pensavo che a chi sa qualcosa di RG risultassero
ovvie.
1) Ho assunto G=1
2) Ci sono due opposte convenzioni per il segno del tensore metrico.
Evidentemente tu conosci le equazioni con quell'altra :)
E' anche ovvio che i risultati osservabili sono invarianti rispetto
alle convenzioni.


 R_ab - R g_ab /2 = 8 \pi T_ab + L g_ab. (2)
quest'altra, a parte il termine cosmologico, non può essere giusta R_ab - R 
g_ab /2 = - 8 \pi T_ab, e quest'ultima è quella riportata a p.98 di Hughston 
& Tod, An Introduction to GR. Inoltre se T_ab rappresenta la materia-energia 
ordinaria e quindi attrattiva, L che rappresenta una "materia-energia" 
repulsiva dovrebbe avere segno opposto.


 convenzioni.
certo che sono compatibili, e ci sono molti testi che
le usano entrambe.  Anzi, si possono usare unità
tali da avere  c = G = h = k = 1 (h = cost. di Planck e k =
cost. di Boltzmann) scelta molto comoda e comunemente
adottata nei lavori sulla termodinamica dei buchi neri.
ciao
Corrado

 avere segno opposto.
Non e' cosi' semplice...
Per capire che cosa singifica "repulsiva", devi scrivere le eq. di
Einstein.
Nella solita geometria di Robertson-Walker le eq. ti dicono che
a"/a = -(4pi/3)(rho + 3p) + L/3
dove a e' il parametro di scala e " significa derivata seconda
rispetto a t.
Questa eq. (che non dipende dalle maledette convenzioni sui segni)
mostra che la materia ordinaria da' sempre a"<0, ossia decelerazione,
cosa che puoi interpretare intuitivamente parlando di attrazione.
Invece il termine cosmologico per L>0 da' a">0, e in questo senso si
comporta come una "materia-energia" repulsiva.
 
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 2) Ci sono due opposte convenzioni per il segno del tensore metrico.
la cosa assurda č che sembra non essercene una realmente piů diffusa
dell'altra.
....o sbaglio?


 .....o sbaglio?
E' proprio quello il guaio: siccome nessuno e' in minoranza, nessuno
intende cedere :-)
 
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 Lev Landau.
Ricapitoliamo le teorie di cui Landau non aveva grande stima:
1. QFT
2. Cosmologia
Ce ne saranno altre?
-- 
ws

 intende cedere :-)
Ho sentito dire che l'east cost metric sta passando in vantaggio perché più
comoda per alcuni recenti studi in RG... è vero? Io comunque tifo per la
west coast. E tu?


 comunque tifo per la west coast. E tu?
Non posso tifare, perche' non so quale sia la esat coast e quale la west
coast...
Quale sia la mia preferita l'hai gia' visto.
