In astrophysics and particle physics, self-interacting dark matter (SIDM) is an alternative class of dark matter particles which have strong interactions, in contrast to the standard cold dark matter model (CDM). SIDM was postulated in 2000 as a solution to the core-cusp problem. In the simplest models of DM self-interactions, a Yukawa-type potential and a force carrier φ mediates between two dark matter particles. On galactic scales, DM self-interaction leads to energy and momentum exchange between DM particles. Over cosmological time scales this results in isothermal cores in the central region of dark matter haloes.
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| - Vzájemně interagující temná hmota (cs)
- Selbstwechselwirkende Dunkle Materie (de)
- Matière noire auto-interactive (fr)
- Self-interacting dark matter (en)
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| - V astrofyzice je vzájemně interagující temná hmota (SIDM) hypotetická forma temné hmoty skládající se z částic se silnou vzájemnou interakcí. Tento typ temné hmoty byl postulován v roce 2000 jako řešení řady konfliktů mezi pozorováním a simulacemi (bezkolizní studená temná hmota) na galaktickém měřítku a menších. Byla také použita k vysvětlení pozorování ESO 146-5 jádra kupy galaxií . Byla také vyslovena domněnka, že vzájemně interagující temná hmota by mohla sloužit jako vysvětlení pro roční modulace signálu v experimentu DAMA. (cs)
- La matière noire auto-interactive, auto-interagissante, ou auto-active (MNAI), désignée par le sigle SIDM en anglais, est en astrophysique et en physique des particules un candidat matière noire interagissant fortement avec lui-même. Elle se distingue en cela du modèle dominant de matière noire froide. Proposée en 1999, elle fut pensée comme une solution au problème de concentration du halo. (fr)
- Bei selbstwechselwirkender Dunkler Materie (englisch self-interacting dark matter, abgekürzt SIDM) handelt es sich um eine Alternative zu dem Standardmodell der kalten Dunklen Materie (CDM). Für SIDM wird angenommen, dass die Dunkle Materie (DM) aus Elementarteilchen besteht, die miteinander nicht nur gravitativ, sondern noch durch eine weitere Kraft wechselwirken. Unerheblich ist, ob es eine Wechselwirkung mit baryonischer Materie, bzw. Teilchen des Standardmodells gibt. Entsprechend handelt es sich bei SIDM um einen Sammelbegriff für verschiedene Teilchenphysikmodelle für Dunkle Materie. SIDM ist aus astrophysikalischer Perspektive interessant, da sie Probleme des ΛCDM-Modells auf kosmologisch kleinen Skalen lösen oder zumindest abmildern kann und damit Beobachtungen potentiell besser er (de)
- In astrophysics and particle physics, self-interacting dark matter (SIDM) is an alternative class of dark matter particles which have strong interactions, in contrast to the standard cold dark matter model (CDM). SIDM was postulated in 2000 as a solution to the core-cusp problem. In the simplest models of DM self-interactions, a Yukawa-type potential and a force carrier φ mediates between two dark matter particles. On galactic scales, DM self-interaction leads to energy and momentum exchange between DM particles. Over cosmological time scales this results in isothermal cores in the central region of dark matter haloes. (en)
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| - V astrofyzice je vzájemně interagující temná hmota (SIDM) hypotetická forma temné hmoty skládající se z částic se silnou vzájemnou interakcí. Tento typ temné hmoty byl postulován v roce 2000 jako řešení řady konfliktů mezi pozorováním a simulacemi (bezkolizní studená temná hmota) na galaktickém měřítku a menších. Byla také použita k vysvětlení pozorování ESO 146-5 jádra kupy galaxií . Byla také vyslovena domněnka, že vzájemně interagující temná hmota by mohla sloužit jako vysvětlení pro roční modulace signálu v experimentu DAMA. (cs)
- Bei selbstwechselwirkender Dunkler Materie (englisch self-interacting dark matter, abgekürzt SIDM) handelt es sich um eine Alternative zu dem Standardmodell der kalten Dunklen Materie (CDM). Für SIDM wird angenommen, dass die Dunkle Materie (DM) aus Elementarteilchen besteht, die miteinander nicht nur gravitativ, sondern noch durch eine weitere Kraft wechselwirken. Unerheblich ist, ob es eine Wechselwirkung mit baryonischer Materie, bzw. Teilchen des Standardmodells gibt. Entsprechend handelt es sich bei SIDM um einen Sammelbegriff für verschiedene Teilchenphysikmodelle für Dunkle Materie. SIDM ist aus astrophysikalischer Perspektive interessant, da sie Probleme des ΛCDM-Modells auf kosmologisch kleinen Skalen lösen oder zumindest abmildern kann und damit Beobachtungen potentiell besser erklären kann als CDM. Dunkle Materie mit Selbstwechselwirkung wurde von David N. Spergel und Paul J. Steinhardt vorgeschlagen, um das Core-Cusp-Problem und das Missing-Satellites-Problem zu lösen. Nach dem heutigen Stand der Forschung ist es aber zweifelhaft, ob es überhaupt ein Missing-Satellites-Problem gibt, also ob es wirklich weniger Satellitengalaxien gibt als von CDM vorhersagt. Im Gegenteil könnte es sogar sein, dass mehr Satelliten existieren. Es gibt noch weitere Probleme auf kosmologisch kleinen Skalen, die SIDM interessant erscheinen lassen, dazu gehört das Diversity-Problem (das die Verteilung von Rotationskurven von Galaxien betrifft) sowie das Too-big-to-fail-Problem (dass auch zu wenig grosse Satellitengalaxien beobachtet werden, der Fehlen nicht durch andere (nicht-SDIM) Lösungen des Missing-Satellites-Problems erklärt werden kann). Es existiert eine Reihe von Teilchenmodellen für SIDM, hierzu zählen Self-coupled scalar Modelle, Light mediator Modelle, Strongly interacting dark matter, Dark atoms, sowie SIDM Modelle mit einem Anregungszustand. In der Forschung wurde bisher vor allem die Phänomenologie von Modellen mit einem isotropen Wechselwirkungsquerschnitt, der von der Relativgeschwindigkeit der Streupartner unabhängig ist, untersucht. Hierbei war häufig das Ziel herauszufinden, wie stark die Selbstwechselwirkung sein muss bzw. sein darf, um astronomische Beobachtungen erklären zu können. Um den totalen Wechselwirkungsquerschnitt zu bestimmen bzw. den Bereich, der aufgrund von Beobachtungen erlaubt ist, einzugrenzen, werden unter anderem die Dichteprofile oder Rotationskurven von DM Halos verwendet. Die Streuung zwischen den DM-Teilchen kann zu einer geringeren Dichte im Zentrum eines Halos führen. Die Selbstwechselwirkung bewirkt einem Wärmetransport ins Zentrum des Halos, womit dort die Geschwindigkeitsdispersion zunimmt und die Dichte abfällt. Dieser Prozess ist auch von Kugelsternhaufen bekannt, allerdings in diesem Fall durch die Gravitation bedingt. Wie stark dieser Effekt für SIDM Halos ist, hängt davon ab, wie stark die Selbstwechselwirkung ist. (de)
- La matière noire auto-interactive, auto-interagissante, ou auto-active (MNAI), désignée par le sigle SIDM en anglais, est en astrophysique et en physique des particules un candidat matière noire interagissant fortement avec lui-même. Elle se distingue en cela du modèle dominant de matière noire froide. Proposée en 1999, elle fut pensée comme une solution au problème de concentration du halo. (fr)
- In astrophysics and particle physics, self-interacting dark matter (SIDM) is an alternative class of dark matter particles which have strong interactions, in contrast to the standard cold dark matter model (CDM). SIDM was postulated in 2000 as a solution to the core-cusp problem. In the simplest models of DM self-interactions, a Yukawa-type potential and a force carrier φ mediates between two dark matter particles. On galactic scales, DM self-interaction leads to energy and momentum exchange between DM particles. Over cosmological time scales this results in isothermal cores in the central region of dark matter haloes. If the self-interacting dark matter is in hydrostatic equilibrium, its pressure and density follow: where and are the gravitational potential of the dark matter and a baryon respectively. The equation naturally correlates the dark matter distribution to that of the baryonic matter distribution. With this correlation, the self-interacting dark matter can explain phenomena such as the Tully–Fisher relation. Self-interacting dark matter has also been postulated as an explanation for the DAMA annual modulation signal. Moreover, it is shown that it can serve the seed of supermassive black holes at high redshift. (en)
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