暗黒物質は惑星や銀河などの形で見つかるか？

暗黒物質が通常の物質と同じように重力を持っている場合、それは惑星や太陽系なども形成できることを意味しますか？どんな答えでもいただければ幸いです。

惑星や星、いいえ。はい、球状星団と銀河です。

小さなスケール

惑星、星などの比較的コンパクトなオブジェクト、さらには拡散する星を形成する雲に凝縮するには、粒子がエネルギーを放散できる必要があります。彼らがこれを行わない場合、彼らの速度は彼らが何かを形成することを禁止します。

「通常の」粒子、すなわち原子は、衝突によってこれを行います。原子が衝突すると励起され、励起が解除されると放射を放出してシステムを離れ、エネルギーを運びます。このようにして、粒子の集団はリラックスしてエネルギーの少ないシステムになり、最終的には星などに凝縮することができます。さらに、衝突により、エネルギーの高い粒子がエネルギーの低い粒子にエネルギーを提供し、集団が熱力学的平衡に達します。つまり、すべての粒子の平均エネルギーは同じです。

暗黒物質は、定義により、衝突および放射することができないため、星や惑星などの小さなスケールでは、特定のエネルギーでポテンシャル井戸に入る粒子はそのエネルギーを維持します。したがって、それらは中心に向かって加速し、次に中心に最も接近した後に減速し、最終的にシステムに以前と同じエネルギーを残します（最初にバインドされていなかった場合）。これは、衝突のない物質がそのような小さなオブジェクトを形成することを不可能にします。

大規模

しかし、銀河のスケールでは、さまざまな緩和メカニズムによって暗黒物質が構造を形成することができます。これが、Millennium Simulationのような宇宙の純粋なN体シミュレーションでは、銀河が見える理由です。これらの構造のサイズは解像度に依存しますが、何百万もの太陽質量で測定されます。

緩和メカニズムは次のとおりです。

これは銀河の腕が巻き上がるようなものですが、実際の空間ではなく位相空間にあります。

これは、粒子の軌道が指数関数的に発散するほど近づくと発生します。

上記の2つのメカニズムは、一定の重力ポテンシャル想定していますが、システムが緩和すると、が変化し、追加の緩和プロセスが生じます。たとえば、より大きな粒子は、より軽いエネルギーをより多くのエネルギーに転送する傾向があり、そのため、より緊密に結合し、重力ポテンシャルの中心に向かって沈みます。この効果は質量分離として知られており、球状星団の進化において特に重要です。$\Phi$$\Phi$

速度摂動/波の場合、パーティクルにが付属している場合、波を追い越し、最初にポテンシャルに落ちるときにエネルギーを獲得しますが、再び上昇すると同じ量のエネルギーを失います。波によって追い越されるパーティクルについても同じことがます。ただし、持つ粒子（つまり、波との共振に近い）は、エネルギーの正味の増加または減少を経験する可能性があります。よりわずかに大きいを持つ粒子を考えます$v_p$$v\gg v_p$$v\ll v_p$$v\sim v_p$$v$$v_p$。波と相互作用するときの位相に応じて、加速して共振から遠ざかるか、減速して共振に近づきます。後者は波とより効果的に相互作用します（つまり、より長い時間減速されます）。したがって、平均して、を持つ粒子から波へのエネルギーの正味の移動があります。よりもわずかに小さいを持つパーティクルの場合は反対です$v \gtrsim v_p$$v$$v_p$

これらのメカニズムの詳細については、Mo、Bosch、およびWhiteのGalaxy Formation and Evolutionを参照してください。