銀河以外の従来の物質と暗黒物質の比率

別の質問からこの傑出した図を言うことを検討してください、

銀河の典型的な密度はDです。銀河間空間の密度ははるかに低いd。

私たちが知っているように：銀河（密度D）では、ほとんどのものは暗黒物質です。便宜上、10：1としましょう。

だから、暗黒物質の比で銀河は、（私たちが言うよ）10：1です。

しかし、ここで私が見つけることができないものはどこでも説明されています：

（1）銀河間空間。まず第一に、単に暗黒物質はありますか？または、暗黒物質は単に銀河にのみ存在すると信じていますか？間にない？

（2）銀河間に暗黒物質がある場合。暗黒物質の比率はどのくらいですか？実際、それは銀河内とちょうど同じ比率（たとえば、10：1）ですか？または、それはおそらくさらに支配的ですか、それともはるかに支配的ではありませんか？そこにある比率は何ですか？

（3）暗黒物質が至る所にある場合。銀河はフィラメントと壁に存在します。ダークマターはこれを行いますか？それとも均等に広がっていますか？

あなたの質問への短い答えはノーです。少なくともかなりのレベルで、銀河の間に暗黒物質はありません。

銀河の間には、銀河間媒体（IGM）と呼ばれる通常の問題があります。IGMは、銀河間の空間に浸透する非常に希薄な高温ガスです。IGMの典型的な密度は1立方メートルあたり約1水素原子で、その温度は10 ^ 6 K前後です。これらの高温により、IGMは銀河との圧力平衡状態を保ち、銀河への崩壊を防ぎます。

しかし、暗黒物質は冷たく、IGM内のガスの圧力サポートが不足しているため、銀河に凝縮します。[1]ダークマターと通常の物質の興味深い違いの1つは、ダークマターには冷却メカニズムがまったくないことです。その結果、普通の物質が銀河に崩壊すると、それは冷却されて比較的コンパクトな空間に凝縮し、後に星や惑星を形成する可能性があります。しかし、暗黒物質は、重力ポテンシャルエネルギーを放出する方法がないため、拡張されたままです。したがって、銀河は、暗黒物質と普通の物質の比が中心から離れた銀河半径の数個分で実質的に増加する、実質的な暗黒物質ハローを示します。銀河自体の中では、普通の物質が少なくとも1桁は支配的です。

1つの興味深い質問は、中心に対応するホスト銀河がない銀河間空間に暗黒物質ハローが存在するかどうかです。私たちが知る限り、それに対する答えはノーであるか、少なくともそのような構造は非常に小さく、非常にまれでなければなりません。巨大な暗黒物質のハロー（天の川と比べて大きさにかなり比例していない）を持つhave小銀河（10 ^ 6太陽質量程度）がありますが、ほぼすべてのハローには少なくとも通常の物質が存在するようです。どんなに微弱でも。

宇宙のボイドはさらに極端な例です。ボイドは暗黒エネルギーに支配されているため、他の宇宙よりも急速に膨張します。ボイドは、周囲のボイドからそれらを分離する壁に物質（暗いまたはその他）を押し込む傾向があります。本当の意味では、宇宙は空でできており、私たちが知っているすべてのものは壁とそれらを隔てるフィラメントの上にあります。 この論文では、宇宙空間の暗黒物質ハローを調べ、本質的にハローがないことを発見しました。言い換えると、彼らは、宇宙空間の暗黒物質ハローが、宇宙空間の外側の暗黒物質ハローと同じくらい頻繁にホスト銀河を持っていることを発見した（つまり、ほとんど常に）。

[1]：絶対に独創的であるためには、銀河間空間にいくつかの暗黒物質の粒子が飛び交っていることを疑いません。しかし、その密度がIGMの普通の物質の（すでにちっぽけな）密度を超えている場合、私は驚くでしょう。

これの少なくともいくつかに答えることができるかどうか見てみましょう。

1. はい、銀河の間に暗黒物質があります。これは、銀河のグループとクラスターでは、何が起こっているのかを説明するために、銀河自体に見られるよりも多くの暗黒物質が必要であるという事実によって実証されています：グループまたはクラスターが極度の速度にもかかわらず重力的に束縛される理由に関してグループ/クラスター内の銀河。クラスター内のX線放出ガスが非常に高温で高圧であるにもかかわらず、クラスターに限定されている理由。また、クラスターによる背景銀河の重力レンズ効果を説明するために。（クラスター内のスンヤエフ・ゼルドヴィッチ効果のようなものの観察によってもサポートされています。）

   （実際、ダークマターの最古の証拠は、1930年代にフリッツ・ツウィッキーによって測定されたクラスター内の銀河の非常に高い速度でした。銀河内の暗黒物質を取り除くことができると思うが、それでも銀河自体に加えて、銀河団内で暗黒物質が必要になる。）

   そして、もちろん、宇宙論的モデルは、暗黒物質が宇宙の臨界密度の約25％を占めることを示しています。そのように多くの暗黒物質を持つためには、個々の銀河の中にあるものより多くの暗黒物質を持たなければなりません。

2. 「銀河間に暗黒物質がある場合。暗黒物質の比率はどのくらいですか？」これに答える最も簡単な方法は、現在の宇宙観測とモデルによって決定される、宇宙全体の暗黒物質/バリオン物質比を取ることだと思います。これにより、約5：1の比率が得られます。

3. 「銀河はフィラメントと壁に存在します。暗黒物質はこれをしますか？それとも均一に広がっていますか？」はい、ダークマターはこれを行います。私たちは、フィラメント、クラスター、および壁で銀河を見る理由があるので、暗黒物質が重力それらの構造に凝集しています。このスケールでは、暗黒物質が何をしているかの重力引きに続いて、銀河は基本的に乗車に沿っています。フィラメントに銀河が存在する理由は、宇宙全体で規則的物質と暗黒物質の両方の密度が不均一に分布しているためです。過剰密度は、物質が崩壊して（たとえば）銀河を形成することにつながりますが、過剰密度は非対称になる可能性があります。これにより、特定の方向で崩壊がより早く起こり、銀河がフィラメント内に形成されます（例：概要については、この概要ペーパーをご覧ください）。

   このページには、大規模な宇宙論的シミュレーション（ミレニアムシミュレーション）の画像があります。異なるスケールのフィラメント構造を示す画像のほとんどは、暗黒物質のみを示しています。