الكون المزدوج الفيزياء الفلكية والكونيات

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • يقدم المقال نمذجًا عدديًا ثنائي الأبعاد لتأثير المادة والمواد المظلمة على تشكيل المجرات.
  • عندما تكون سرعة المادة المظلمة الحرارية أقل بكثير من سرعة المادة العادية، فإن كتلتين تتشكلان، مفصولة بمسافة قصوى.
  • تقدم الدراسة نموذجًا بديلًا للمادة المظلمة، مع الإشارة إلى استقرار أكبر ناتج عن التفاعل بين نوعي المادة.

الكون المزدوج الفيزياء الفلكية والكونيات المواد الخفية والمواد الفلكية. 5 : نتائج المحاكاة العددية ثنائية الأبعاد. VLS. حول خطة محتملة لتشكيل المجرات. (ص5)
...الآن، عند التعامل مع نوعين (المواد بالإضافة إلى المواد الخفية)، إذا كانت Vthr << Vth cr، نحصل على كتلتين، حيث تتوافق المسافة بينهما مع الاتجاه المعاكس والمسافة القصوى بينهما. انظر الشكل 14.

** ** شكل. 14 :** نتيجة تصورية للاضطراب الجاذبي المشترك** **المواد بالإضافة إلى المواد الخفية، عندما **Vthr << Vth cr (الوسط البارد في البداية)

...إذا كانت Vthr >> Vth cr، يبقى النظام متجانسًا والأنواعتان مختلطتين بشدة. بالنسبة لـ Vthr » Vth cr، نحصل على أنماط تشبه الزيوت النباتية ذات المدة الطويلة، انظر الشكل 15 (تم تقديم هذا النتيجة في مقال سابق [1]).

شكل. 15 : نمط الزيت النباتي لـ Vth = Vth cr

...لقد استخدمنا مجموعتين من 5000 نقطة كتلة تتفاعل. كما نرى، النتيجة مشابهة لتلك الموجودة في الشكل 11 bis. يمكن توسيع نفس الطريقة إلى النظام ثلاثي الأبعاد (وهو ما يتجاوز بكثير إمكانات نظامنا). على الرغم من أن الأنظمة ثلاثية الأبعاد تختلف عن الأنظمة ثنائية الأبعاد، يمكننا توقع أن المحاكاة ثلاثية الأبعاد ستنتج أنماطًا ثلاثية الأبعاد مشابهة ذات مدة طويلة. تُعرض نظرية الاضطرابات المشتركة (معادلات جينز المزدوجة) في القسم 11.

  1. مشكلة الهيكل الكبير جدًا للكون

...نأخذ شروطًا أولية مع توزيعات كتلة موحدة للمواد العادية (التي نسميها ببساطة المواد) والمواد الخفية. r هي كثافة الكتلة للمواد، وr* هي كثافة توزيع المواد الخفية، نختار لشروط البداية ro* = 64 ro. في هذه المرحلة، نشاهد ببساطة ما يحدث. قمنا بإجراء محاكاة عددية ثنائية الأبعاد مع مجموعتين من 5000 نقطة كتلة، تُعتبر تمثل بعض الكتل من المواد والمواد الخفية، بكتل M و M*، مما يعني أن M* = 64 M. نمنح هاتين المجموعتين توزيعات ماكسويل لسرعات حرارية ثنائية الأبعاد مع <V*> = 4 < V >. نتجاهل ظواهر التوسع (من الصعب جدًا التعامل معها، لأننا لا نعرف كيف نصف القوة الجاذبة في كون متوسع). النتائج هي كما يلي. تسيطر المجموعة الأثقل، وهي المواد الخفية، التي لها وقت جينز أقل بثمانية مرات من الأخرى، وتشكل كتلًا من خلال الاضطراب الجاذبي، والتي تطرد وتحصر المجموعة الأخرى في المكان المتبقي. نحصل على هيكل خلوي ثنائي الأبعاد. الوقت المميز لولادة الهيكل كاملاً قريب من وقت جينز للمجموعة الأثقل، أي المواد الخفية.

. شكل. 16 :** نتائج المحاكاة التي أجرتها ف. لانشيت.** اليسار: كتل المواد الخفية. اليمين: هيكل المواد. . شكل. 17 : تداخل الاثنين. ...النمط العام يعتمد على الشروط الأولية. في مقال سابق [6] تم الحصول على كتل أكبر من المواد الخفية، مع هيكل خلوي أكثر انتظامًا للمواد العادية، بسبب اختيار درجة حرارة أولية أعلى للمواد الخفية. هذه المقاربة، التي تهدف إلى نمذجة الهيكل على مقياس كبير جدًا للكون، تختلف جذريًا عن المقاربات التقليدية القائمة على المادة المظلمة. في الأنظمة التقليدية للمواد والمادة المظلمة، فإن الاستقرار مثير للجدل: الاضطراب الجاذبي، من خلال زيادة الكثافة محليًا، يزيد من السرعات الحرارية ويؤدي إلى اختفاء الهياكل الملاحظة مع مرور الوقت. النظام ذي المجموعتين المتنافرتين مختلف جوهريًا، حيث تخلق كل مجموعة حاجزًا محتملًا للآخر. وهذا يفسر الاستقرار الكبير في الوقت والمكان: الخلايا من المواد تحافظ على كتل المواد الخفية في مكانها، والعكس صحيح.

النسخة الأصلية (الإنجليزية)

twin universe astrophysics and cosmology Matter ghost matter astrophysics. 5 : Results of numerical 2d simulations. VLS. About a possible schema for galaxies' formation.(p5)
...Now, dealing with two species (matter plus ghost matter), if Vthr << V th cr we get two clumps, whose distance corresponds to antipodality and maximum distance between them. See figure 14.

** ** Fig. 14 :** Schematic result of joint gravitational instability** **matter plus ghost matter, when **Vthr << Vth cr (initially cold medium)

...If Vthr >> Vth cr the system remains uniform and the two species closely mixed. For Vthr » Vth cr we get long duration emulsion-like patterns, see figure 15 (this result was presented in a former paper [1].

Fig. 15 : Emulsion pattern for Vth = Vth cr

...We have used two sets of interacting 5000 mass-points. As we can see the result is similar to the one of figure 11 bis . The same method could be extended to 3d system (which is far beyond the possibilities of our system). Although 3d systems are different from 2d systems we can expect 3d simulations would provide similar long duration 3d emulsions. The join instabilities theory (coupled Jeans equations) is presented in section 11.

  1. The problem of the very large structure of the Universe

...We take initial condition with uniform mass distributions for normal matter (t hat we call simply matter) and ghost matter. r being the mass density of the matter and r* the mass-distribution of the ghost matter, we choose for initial conditions ro* = 64 ro. At this level, just see what happens. We have performed 2d numerical simulations with two sets of 5000 mass-points, that are supposed to represents some clusters of matter and ghost matter, with masses M and M*, which means that M* = 64 M. We give these two sets maxwellian distributions of 2d thermal velocities with <V*> = 4 < V > . We neglect the expansion phenomena (it would be very difficult to deal with, for we do not know how to describe gravitational force in an expanding universe). The results are the following. The more massive population, the ghost matter'one, whose Jeans time is eight times shorter than the other one’s runs the game and forms clumps, through gravitational instability, that repel and confines the other population in the remnant place. We get a 2d-cellular structure. The characteristic birth time of the whole structure is close to the Jeans time of the heavier population, of the ghost matter.

. Fig. 16 :** Results of simulations performed by F.Lansheat.** Left : ghost matter clumps. Right : matter structure. . Fig. 17 : Superposition of the two. ...The general pattern depends on the initial conditions. In a former paper [6] bigger clumps of ghost matter were obtained, with a more regular cellular structure for normal matter, due to the choice of a higher initial ghost matter temperature. This approach, aiming at a modelization of the very large scale structure of the Universe, is fundamentally different from the classical approaches based on the dark matter. In classical matter-dark matter systems, stability is problematic : gravitational instability, by rising up the density locally, increases the thermal velocities and makes the observed structures to disappear in time. The system with two repelling populations is qualitatively different, each population creating a potential barrier for the other one. This explains the great stability in time and space : the cells of matter keep the clumps of ghost matter in place, and vice-versa.