Nếu vật chất tối bẻ cong ánh sáng, làm sao chúng ta biết những thứ trên bầu trời là nơi chúng ta nghĩ nó là?

Chúng tôi đo chuyển động, vị trí và nhiều thứ khác của một vật thể trong không gian vì ánh sáng của nó và những gì chúng ta có thể đo được với nó. Nhưng theo như tôi biết thì đáng lẽ phải có một lượng lớn vật chất tối trong không gian mà khối lượng và kích thước chúng ta không biết, và vì nó có khối lượng nên nó có trọng lực và nó có thể bẻ cong ánh sáng.

Tôi biết vật lý có thể tính đến trọng lực của các ngôi sao và vật thể khổng lồ trong không gian, nhưng làm sao chúng có thể chắc chắn về bất kỳ phép đo nào của chúng (đặc biệt là vị trí) nếu chúng không biết ánh sáng đó lệch khỏi đường thẳng như thế nào?

Mật độ vật chất tối địa phương thực sự là khá nhỏ, vào thứ tự của (xem ví dụ Bovy & Tremaine (2012) ). Điều này có nghĩa rằng có khoảng là 0,001 - 0.01 M ⊙ của vật chất tối mỗi parsec khối - một lượng mênh nhỏ. 1000 phân tích khối sẽ chứa khoảng một khối lượng vật chất tối mặt trời - và đó là một khối 10 phân tích chiều dài ở mỗi bên! Bây giờ, sự phân bố vật chất tối trong các thiên hà không đồng nhất - theo đó, đại khái là cấu hình Navarro-Frenk-White , giảm mật độ từ trung tâm của thiên hà - nhưng trên quy mô của các phân tích (và chắc chắn là trong Hệ Mặt trời$\rho\sim10^{-19}\text{ g/cm}^3$$0.001$$0.01M_{\odot}$), chúng ta có thể xem xét nó có mật độ gần như đồng đều.

Trên quy mô nhỏ, sau đó, chúng ta có độ đồng nhất gần đúng và mật độ thấp. Điều này có nghĩa là bất kỳ hiệu ứng thấu kính hấp dẫn nào từ vật chất tối phải cực kỳ thấp hoặc tự hủy, chỉ phát sinh từ sự không đồng nhất có chứa các khối lớn vật chất tối. Tuy nhiên, các cụm như vậy không có khả năng hình thành chỉ thông qua tương tác vật chất tối với chính nó (nếu chúng tôi giảm giá giả thuyết MACHO , theo như tôi biết, hiện không được ưa chuộng).

Tuy nhiên, trên quy mô giữa các thiên hà, vật chất tối có thể có một số hiệu ứng. Thấu kính yếu là một hiện tượng thường thấy trong các cụm thiên hà, có thể có các phần cực lớn của vật chất tối. Có một số kỹ thuật hiện đang được sử dụng để mô hình hóa sự phân bố khối lượng của thiên hà thấu kính (xem phương pháp KSB + ) và để tái tạo hình ảnh và vị trí của thiên hà ban đầu thông qua quá trình giải mã (xem Chantry & Magain ; một ví dụ trực quan được đưa ra ở đây ). Tuy nhiên, tôi không quá quen thuộc với kỹ thuật này, vì vậy tôi không thể cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan tốt.

$\sim10^{10}M_{\odot}$