dvojice vesmírů
| 2 |
|---|
Velká struktura vesmíru.
...Pokud se rozšíření druhého vesmíru setká s odporu našeho, zpomaluje se, jeho hustota r* se udržuje na vyšší hodnotě, stejně jako teplota. Rozhodneme se pak studovat gravitační nestabilitu v systému tvořeném dvěma populacemi, které se navzájem přitahují, ale zároveň se od sebe odpuzují.
...Podle teorie je ta nejhustší, která reaguje nejrychleji a nejvýrazněji. Ona vytvoří gravitační nestabilitou shluky tzv. „ghost matter“ (fantomové hmoty).
...Co je tedy gravitační nestabilita, kterou poprvé studoval Sir James Jeans, již zmíněný?
...Zvažme prostředí s hustotou r, kde jsou částice v pohybu s určitou teplotními rychlostmi Vth, a zaměřme se na růst nebo zánik možných hustotních poruch. Předpokládejme, že někde vznikla přehustota o průměru f.
...Teplotní pohyb má tendenci přirozeně rozptýlit tuto poruchu. Za jak dlouho? Za čas řádově
...To je čas, který atom potřebuje k překonání vzdálenosti f, a zároveň čas, za který se tento shluk zvětší na dvojnásobný průměr.
...Představme si, že teplotní pohyb je nulový. Tyto atomy se navzájem přitahují. Tento shluk bude mít tendenci padat do sebe. Výpočet času potřebného k jeho smrštění je znám. Ve skutečnosti „prachové oblaka“, která se samopřitahují, připomínají velký třesk (Big Bang), ale obráceně:
...Porovnáme nyní tyto dva časy.
...Dojde ke kondenzaci poruchy, pokud doba akrecce je kratší než doba vlastní disperze způsobené teplotním pohybem.
...Poruchy s průměrem větším než charakteristická délka, tzv. Jeansova délka Lj, se budou zesilovat a vytvoří kondenzáty, shluky hmoty (clumps).
...Když se tento „shluk“ hmoty tvoří, hmotu se stlačuje a zahřívá. Tlakové síly rostou a nakonec proces zastaví.
...Tohle se nazývá gravitační nestabilita nebo Jeansova nestabilita.
Pokud jde o standardní model, můžeme si říci:
- Výborně. Po velkém třesku se vesmír rozšiřuje a ochlazuje, a využitím gravitační nestability mohu vypracovat scénář vzniku galaxií a hvězd.
...Kdyby to bylo tak jednoduché, už by to bylo hotové. Ve skutečnosti nemáme žádný model vzniku galaxií. Někteří věří, že nejprve vznikly hvězdné skupiny, pak galaxie a nakonec hvězdy. Jiní mají opačný názor.
...K tomu přidejme, že vše se odehrává v ještě velmi rychle se rozšiřujícím vesmíru. Detekce galaxií s velkým rudým posunem ukazuje, že jde o velmi staré objekty (potvrzeno věkem nejstarších hvězd v galaxii). Teoreticky toho nemůžeme správně popsat.
Ale víme dvě věci:
1: Tato gravitační nestabilita nemůže začít působit, dokud není plyn hmoty silně vázán na „fotonový plyn“, dokud zůstává vesmír ionizovaný. Faktem je, že fotony interagují mnohem silněji s volnými elektrony (odtrženými od atomů), než s elektrony obíhajícími kolem jádra. Fotony tvoří „plyn“ svým způsobem. Při rozšiřování se tento plyn rozšiřuje, stejně jako hmota, a má vlastní tlak – tzv. radiace tlaku. Když je hmota a fotony silně vázány, když se hmotný plyn s ionizovanými částicemi pokouší smršťovat, táhne za sebou i tento fotonový plyn.
- Ale fotony se pohybují rychlostí světla! Jak může konečná hmotnost plynu „uvěznit“ fotony?
...„Uvěznit“ znamená. V tomto plynu jsou fotony neustále absorbovány a znovu vysílány. Rychlost absorpce a emise je tak vysoká, že fotony mají velké obtíže s opuštěním hmotného oblaku. V tomto smyslu jsou uvězněny (stejně jako fotony v jádře Slunce, které se pomalu a těžce dostávají k jeho povrchu).
...Když je vesmír mladší než 500 000 let, nejenže je záření uvězněno v ionizovaných plynových hmotách, které by mohly tvořit shluky, ale tlak záření je stále příliš vysoký, aby umožnil kondenzaci.
Závěr: homogenita vesmíru nebo alespoň téměř homogenita až do t = 500 000 let podle standardního modelu. Pokud se něco děje, pak až poté.
2: Existují hvězdy seskupené v galaxiích, které samy tvoří velkou strukturu. Některé galaxie se seskupují do skupin (např. skupina Coma, skupina Virgo) s tisíci jednotlivců. Na začátku se věřilo, že toto bude pokračovat i na vyšších úrovních a byla navržena existence superskupin, tj. skupin skupin.
...Pozorování odhalilo něco zcela jiného. Ve skutečnosti se galaxie rozložily tak, že vytvářejí něco, co bychom mohli nazvat „souborem pěnivých bublin“. Skupiny galaxií jsou pouze „uzly“ této distribuce. Níže je výsledek zpracování pozorování (1977).
...Takže galaxie se rozložily na velké škály (velmi velká struktura) kolem obrovských prázdnot, jejichž charakteristický průměr je řádově stovky milionů světelných let.
...Při jiném přístupu se vědci pokoušeli rekonstruovat takové struktury, vycházejíc z rovnoměrného rozložení hmoty (samozřejmě v jednom vesmíru). Původní teorie byla o růstu rovinných poruch ve formě „plošek“ („pancakes“ Zel’doviča). Výsledky však byly zklamavé. Počítačové simulace skutečně vytvořily několik buněk, ale ty se rychle rozptýlily kvůli teplotnímu pohybu. V současnosti neexistuje žádná přesvědčivá teorie tvorby takových struktur. Nejvíc se podařilo zajistit jejich relativní trvanlivost „zpevněním“ pomocí „chladné tmavé hmoty“.
...Existuje geometrický způsob, jak interpretovat toto rozložení hmotných bodů: běžná hmota je odstraněna od shluků fantomové hmoty, což je znázorněno již dříve výše.
...Zvažme plochu, která by odpovídala plátnu napnutéme na špičaté kolíky stanu s zaoblenými konci. Poznamenejme, že čím více jsou konce kolíků zaoblené, tím větší bude rozložení fantomové hmoty. Naopak, pokud jsou kolíky ostré, bude shluk menší. V limitě nekonečně ostrých kolíků by odpovídaly oblasti s koncentrovanou kladnou křivostí: body s pozitivní křivostí.
...Nyní představme další model, který bude odpovídat následující části.
Předchozí stránka Další stránka
../../bons_commande/bon_global.htm
Počet návštěv této stránky od 13. června 2005:
