Kosmologie, temná hmota, kosmická struktura, astrofyzika

Znudil jsem se na astrofyzikálním sympoziu v Marseille

(june 2001)

Hledání temné hmoty, zoufale.

Vědci jsou velmi spokojeni s pozorováními provedenými ve spektru rentgenového záření pomocí dalekohledů XMM a Chandra. Níže je umělecké znázornění dalekohledu XMM:

Odkazuji zde na starší článek z ledna 2001, který vyšel v časopise Ciel et Espace, napsaný Azarem Khalatbarim. Zde několik výňatků:

Strana 25: "Mezi galaxiemi se hmota soustředí, tvoří dlouhé struktury, nitky. Všechno to zůstává spojeno, každý na své úrovni, silou gravitace. Dlouho kosmologové se ptali, jak se organizace hmoty vyvíjela, aby došlo k nitím, a zda tyto současně viditelné struktury existovaly v minulosti."

Také se o tom ptám, protože tato struktura, alespoň z hlediska pozorování, existuje jen v myšlenkách pana Khalatbariho. Několik řádků dále napsal:

• Bez pozorování v raném stádiu vesmíru kosmologové použili svou "šedou hmotu" (...) a své procesory, aby vytvořili numerické simulace. Výsledek: pokud v dávnověku hmota tvořila malé kousky (v astronomickém jargonu, pokud vesmír prožíval hustotové fluktuace), tyto primordiální fluktuace mohly jen narůstat s časem pod vlivem gravitace. Výsledkem je současný obraz.*

O jakém obrazu mluví ten chlap? Článek zůstává ticho. V červnu 2001 jsem šel na mezinárodní astrofyzikální a astronomický konferenci, která se konala v Marseille. Hlavní téma bylo "Where is the matter?" (Kde je hmota?). V takových setkáních se lidé poptávají, aby dělali "přehledy", "přehledy otázek" na různé témata. Pamatuji si, že italský muž, jehož jméno jsem zapomněl, byl pověřen, aby shrnul, co se o VLS, "velké struktuře", tedy velké struktuře vesmíru, ví. Věřím, že nyní lidé mají stále výkonnější dalekohledy. Osmimetrový průměr je téměř standard. Přidejte výhody adaptivní optiky, kosmické astronomie a všechno to. Konec výsledků, pozorování se stávají stále přesnějšími. Tento Itale nám proto ukázal řezy vesmíru, sahající až do vzdáleností několika set milionů světelných let. Vskutku, mé paměť ještě neklesá. Viděl jsem spoustu obrázků, které ukazovaly, že tato děravá struktura vesmíru, objevená na začátku sedmdesátých let, se zdá definitivně potvrdit. Kudy se podíváte, pod jakým úhlem, jakkoli rozřízneme vesmír na řezy, vždy najdeme tuto stejnou strukturu ve tvaru "slepěných bublin". Pak přednesl předseda výsledky arachníckých simulací:

Zůstal jsem, přiznávám, naivně zmaten. Když někdo zvedl mikrofon a ptal se, zda někdo nemá otázku pro přednášejícího, zvedl jsem ruku. Mikrofon mi předali a před touto skupinou několika dvou set účastníků z různých zemí jsem se zeptal, zda je problém, že tyto počítačové simulace a krásné obrázky děravého vesmíru, které jsme viděli před čtvrtou hodinou, nevypadají jako něco zjevného.

Vzniklo pak 20 až 30 sekund ticha. Úplné, husté, neproniknutelné ticho. Podíval jsem se po všech stranách, poslouchal jsem: nic. Po této půlminutě ticha jsem se musel jenom posadit. Byl jsem "mimo téma"? Pravděpodobně. Éra, kdy "teoretické výsledky" měly odpovídat pozorování, možná je již minulost.

To všechno připomíná neštěstí Galilea. Když měl v ruce svou známou dalekohled, objevil, že některé hvězdy jsou ve skutečnosti dvojice. Protože jeho současníci byli skeptičtí, povzbudil je, aby se podívali do objektivu jeho nástroje, což udělali. Věříte, že to něco změnilo? Žádný. Ti lidé mu řekli, že to není proto, že ty hvězdy vypadají jako dvojice v jeho nástroji, přímo vyrobeném z pekla, že by mohly být skutečně dvojicemi. Vypadá to, že je to stejné dnes s astronomií. Možná víte, že už třicet let se nikdo nemůže vysvětlit tuto děravou strukturu vesmíru. "Teorie plackových" Zel'doviče se rychle vytratila. Ve skutečnosti, jakmile se pokusili vytvořit "plochy" hmoty, zahřátí rychle tyto struktury zničilo. Ah, mezi jiným, neřekl jsem vám, s čím naši teoretici simulátoři vytvořili jejich vláknitou strukturu. S CDM (cold dark matter, nebo "chladná temná hmota"). Ve skutečnosti, před chvílí jsem vám neřekl celou příběh. Nevím proč jsem vyloučil tento fragment této záležitosti. Řeknu vám, když italský muž měl představit svou prezentaci, stál jsem na druhém řádku, hned vedle projektoru. Po položení otázky o tom, že vzniklý rozpor mezi "teorií" a "pozorováním" byl zřejmý a získal 20 dobrých sekund ticha, dodal jsem:

• V roce 93 byla tato děravá struktura získána simulací, vycházející z modelu dvojčat.

a položil jsem následující transparent na zařízení.

Všichni tedy mohli vidět tento obrázek, také že vypadá docela podobně jako obrázky představené dříve, odkazující na pozorování. Ale nikdo nic neřekl a já jsem se ocitl jako hlupák, stojící vedle projektoru. Všichni čekali jasně, že odstraním tuto desku, neplánovanou do programu, a sednu si. To jsem nakonec udělal. Úplný neúspěch....

Tento obrázek byl vydán v roce 95 v Astrophysics and Space Science a byl také součástí mé komunikace na tomto konferenci (měl jsem jen "poster", který nikdo neprohlížel). Kromě toho byl také znovu publikován v mé knize "Ztratili jsme polovinu vesmíru" (Albin Michel 1997 a Hachette 2000, v kapse).** **

Když jsem přišel na tuto konferenci (první, když jsem se mohl účastnit po 17 letech, protože od roku 83 jsem neměl žádné peníze od CNRS jako kredity mise nebo kredity vůbec) se ptal jsem se, zda bude dialog. Moje žena mi řekla: "udělej několik kopií svého článku a polož je na stoly, před začátkem úterkové seance." Udělal jsem to. Udělal jsem 70 kopií "dlouhé verze" mého článku (64 stran) a před začátkem první seance v úterý v 9 hodin jsem všechny tyto exempláře rozložil na stoly. Všechno bylo odstraněno. Nemohl jsem najít žádný exemplář v odpadových košíkách konference nebo pod stoly. Na konci tohoto dokumentu byly mé kontakty, můj e-mail.

Šest měsíců později: nic. Úplné ticho. Dokonce ani malá otázka, stín zájmu.....

Vypadá to jako sci-fi příběh: vědec se náhle stane neviditelným, aniž by to věděl, přesune se do paralelního světa. Přesto během této konference jsem byl velmi dobře, zdvořilý a všechen. Ušitý, tichý. Jen jsem položil čtyři nebo pět otázek, které všechny skončily úplným neúspěchem. Ta týkající se velké struktury je jedna z nich. Ale znovu se dostávám k tomu starému číslo Ciel et Espace a k tomu článku toho Khalatbariho. Přečtením těchto řádků mám pocit, že jsem v nějakém snu. Astrofyzika nabrala závažně onirický tvar už několik let. Ve stejné konferenci jsem měl příležitost seznámit se s Meillierem, který s Fortem vytvořil první mapu "neviditelného vesmíru" odvozenou z dekódování gravitačních efektů čočky. To není tak složité si představit. Představte si kuchyňskou deku s bílými skvrnami na červeném (nebo černém, protože se jedná o vesmír) pozadí. Pokud položíte kapky vody na tuto deku, budou způsobovat deformace obrazů těchto bílých skvrn. Pokud by vám byla předložena fotografie této deky zezadu, mohli byste si představit, že, nevnímající přítomnost této průhledné vody na dece, mohli byste rekonstruovat její přítomnost, mapovat rozložení na základě deformace obrazů skvrn. Zhruba to dělají Fort a Meillier. "Zmapovali neviditelné", "ne pozorované" na základě slabých gravitačních efektů čočky (weak gravitational lensing). Svět v roce 1999 vydal krásný barevný reprodukce tohoto výsledku.

Ale už v té době byly některé "stíny" (pro detaily viz moje komunikace na konferenci z června 2001), a slovo je velmi vhodné. Skutečně tato metoda mapování umístila ve dvou nebo třech místech koncentrace hmoty dosahující alespoň hmotnosti tisíce galaxií, tedy hmotnosti největších známých galaxií (Coma, Vějíř). A tyto místa: nic v viditelném, infračerveném, ultrafialovém nebo dokonce v rentgenovém rozsahu. Meillier to potvrdil na konferenci v červnu 2001. Měl dokonce, měsíce předtím, objevil třetí "temný skupinu" tohoto druhu. Když mi představil důvěryhodnost své metody mapování, zeptal jsem se, jak vysvětluje přítomnost těchto "tří temných skupin", stejně důležitých. Víte, jakou odpověď dostal?

- Tyto temné skupiny? Řeknu vám, co si o tom myslím: osobně v tom nevěřím!

Nemohl jsem se dozvědět více. Tímto způsobem zpochybnil své vlastní práce, ale to se zdálo být zcela nezajímavé pro publikum. Začal jsem se znudit. Během této konference jsem se opravdu nudil, přiznávám. Mám potíže být v prostředí, kde se zdá, že žádná diskuse neexistuje, nebo kde se zdá, že racionální myšlení zmizelo. Role jsou rozděleny. "Významní" představují své výsledky. Jsou otázky, které se nedají položit. Cítí se celá spolupráce. Hry jsou hotové, role jsou rozděleny v komedii, kde nejsou místo pro ty, kdo se neustále běhají kolem.

Během těchto pěti dní jsem prožil pouze neustálý neúspěch. Uveďme jiný. V tom starém čísle Ciel et Espace najdu, co bylo také tématem této konference: výsledky měření ve spektru rentgenového záření. Galaxie se tak prokázaly jako silné zdroje rentgenového záření. 8 až 15 keV. To znamená mezi 100 a 180 miliony stupňů. Takže by měl být v těchto skupinách plyn zahřátý na takovou teplotu. Všichni přikyvovali, opakují, že se jedná o jeden z tajemství vesmíru. Jsem zase zmaten:

• Pojďme. Dělejte následující výpočet:

to dává pro atomy vodíku průměrnou rychlost 1500 km/s. Nakonec, není to normální a rozumné? Tato rychlost je blízká rychlostem uvolnění galaxií. Pokud by atomy cestovaly pomaleji, tyto galaxie by je zachytily. Před více než 25 lety, když byla vyslovena myšlenka, že tak horký plyn může být mezi galaxiemi, jsem udělal výpočet, ne moc složitý, na průměrnou dobu volného putování těchto atomů, vzhledem k odhadu hustoty, kterou bylo možné provést. Zjistilo se, že tento prostředí je velmi málo kolizní a to je důvod, proč se tato teplota udržovala. Jinak by kolize mezi atomy způsobily radiativní ochlazení této plynové hmoty a její absorpci galaxiemi. V tomto okamžiku je zajímavá otázka týkající se původu této hmoty plynu. Jaký jev mohl způsobit takové zahřátí? Navrhuji, že tato horká hmotnost plynu byla vytvořena současně s prvními hvězdami. Nakonec víme velmi málo o jevech, které doprovázejí narození hvězd, hlavně proto, že tyto narození probíhají v intimitě hmotných plynů, které skrývají tyto jevy před našimi očima. Nejvýše víme, že hvězdy typu T-Tauri mohou mít velmi bouřlivé narození. Všichni se ptají: "Proč taková bouře?" Odpovím vám, že hvězdy s mírnou povrchovou teplotou, jako naše Slunce, se stále dokážou vytvořit kolem sebe korunu mnohem teplejší, tisíce stupňů.

Zkusil jsem pak stručně popsat proces MHD zahřívání sluneční koruny . A přidat:

• Osobně bych se naklonil k myšlence, že narození prvních hvězd, které dnes jsou staré hvězdy, mohlo být doprovázeno silnými MHD jevy, takže atomy tohoto plynu, dosáhly teploty vyšší než rychlost uvolnění galaxie, ke které patřily, a opustily ji bez naděje na návrat.

Jde jen o běžné výpočty teorie plynu. Ale pokud bych mluvil jako marťan, neměl bych jiný neúspěch než ten, který přijal mé slova. Představte si scénu: starý muž (vaše služba) mluví. V místnosti je úplné ticho. Čekají jenom trpělivě, že se ten zlobivý sedne. Ačkoliv je myšlenka sama o sobě zajímavá. Můžete si představit, že když se galaxie tvoří, tato narození mohou být doprovázena mnoha zapáleními hvězd a silným uvolněním energie. Tento systém pak vypadá jako "pečící peklo". Hmotná galaxie má větší šanci zahřát zbytkový plyn, aby ho vypudila, vytvořit rychlosti termického pohybu vyšší než rychlosti uvolnění. Myslím na hmotné a chudé na plyn eliptické galaxie. Na rozdíl od menších galaxií mohly držet plyn v dálce, aniž by atomům vodíku poskytly dostatečnou rychlost, aby unikly. Můžete také myslet, že eliptické galaxie jsou galaxie, které prožily srážky, spojení, a během těchto procesů byl zbytkový plyn zahřát a unikl. Tato myšlenka je také platná a lze o ní diskutovat. Proto nechápu, proč se považuje za úplné tajemství přítomnost tohoto vodíkového plynu o stovkách milionů stupňů mezi galaxiemi. Ale možná je doba hladová po tajemstvích, kdo ví?

Během této konference přišla mladá Američanka, aby představila výsledky svých počítačových simulací, které simulují narození galaxií. Získala tedy kousky, vycházející z chladné temné hmoty, která, jak všichni vědí, je hlavním složkou vesmírného vývaru na 90 nebo 95 %. Ale tato žena byla zklamaná: její galaxie se neotočily.

• Máme nový problém, vykřikl s důrazem Alain Blanchard, vůdce "Nových kosmologů" Francouzů.

Zeptal jsem se Američanky, zda zvážila roztažení. Ne, odpověděla velmi zahanbeně. Kromě toho... osoba, která byla součástí jejího týmu a zabývala se kosmologií, tam nebyla. No, roztažení je kosmologie....

Jistě, ale v dobách, kdy se předpokládalo, že galaxie mohly vzniknout, byl vesmír stále docela zahnutý. Pokud porovnáme například 100 milionů let s 15 miliardami let a udržíme jen jednu zákonitost, kde vzdálenosti se mění podle t2/3, dostáváme myšlenku, že tyto předgalaxie v době svého vzniku musely být 130krát blíže, než jsou dnes (což by znamenalo, že naše Mléčná dráha a Andromeda by se "střetly"). Jinými slovy, musely být téměř na dotyk. Z toho jsem usoudil, že tyto předgalaxie v té době musely tvořit kolizní prostředí a roztažení snížilo jejich "průměrnou dobu volného putování". Dnes je "průměrná doba volného putování" galaxie v skupině řádově stejná jako věk vesmíru. Tento jev se stal méně častým, ale stále pozorujeme mnoho systémů dvou galaxií v interakci. Předpokládám, že předskupiny musely chovat jako kolizní plynné prvky a tedy tendovat k termodynamickému rovnováze, podle které se různé energie vyrovnávají (translace, rotace). Ale roztažení zničilo tento úsilí, prostředí zůstalo "mimo rovnováhu". Když jsem chtěl zahájit diskuzi na tomto tématu, znovu neúspěch, znovu ticho.

Přečetl jsem v novějším Ciel et Espace, že "malý počet hvězd s velmi nízkou hmotností v skupinách je tajemstvím". Myslím, že to také vychází z jednoduchých principů z teorie plynu a ... termodynamiky. V směsi plynů, kde se nacházejí dvě různé hmotnosti, průměrné kinetické energie se vyrovnávají. Například, plazma vodíku o teplotě T (dostatečně vysoké, aby se udrželo ionizované), elektrony jsou průměrně 43krát rychlejší než protony. Tento číslo odpovídá druhé odmocnině poměru hmotností.

Jiným způsobem lze také mluvit o efektu gravitace, říkajíc, že hmotné hvězdy zrychlují lehčí a vypuzují je z galaxie. Ale upřímně, viděl jste nebo slyšel nějaké uvažování, kdekoliv, dnes v astrofyzice? Pozorovatel je někdo, kdo má přístup k velkému nástroji. "Teoretik" je někdo, kdo má přístup k velkému počítači. Nemusíte mít "šedou hmotu":

Moje stroj, všechno, se postará.

Máme na observatoři v Marseille tým lidí, kteří každé ráno nahrávají své počítače, po dobu 20 až 25 let. V jádru této továrny je pár Bosma (původu holandského) a Athanassoula (původu řeckého).

**Albert Bosma, astrofyzik. Laboratoř astrofyziky v Marseille **

To, co dělají, mi vždy bylo záhadou. Během 25 let Athanassoula se pokoušela vytvořit galaxie, jejichž spirální struktury nevydržely ani jeden otáček. Dnes se vrátila ke skupinám galaxií, "které se snaží rozluštit jejich tajemství". Její manžel, Bosma, rozsypuje galaxie temnou hmotou v přiměřeném množství, vybavuje je tím, co ti lidé nazývají "halo", dokud se toto všechno nevrátí k křivkám rotace. Všechno to vypadá smrtelně nudně.

Wozniak byl žákem Athanassouly. Ale zdá se, že se před několika lety oddělil. Tenhle nyní simuluje chladným způsobem své galaxie, tady a tam. Aby zabránil tomu, že dissipativní procesy příliš zrychlují jeho hvězdy, zpomaluje je jemně. Představuji si ho kolem své galaxie, jako mechanik s houbou. Klik, zchlazuje tady, klik, zchlazuje tam.

Víte, co? Astrofyzika neexistuje. V DEA se studentům učí, jak se seznámit s velkým nástrojem masturbačního současného, velkou šílenou strojí, která ztrácí myšlení: počítač: věc, která zabrání myšlení. Vlasovova rovnice, Poissonova rovnice? O, to je příliš složité. Newtonův zákon a basta...

Nakonec, když hledáme temnou hmotu, naši astrofyzici ani nevědí, že ztratili svou šedou hmotu.

Čítač inicializován 12. prosince 2001. Počet návštěv: