4
Níže je učební model, který ilustruje jev společných gravitačních nestabilit. Představme si nějakou vodní nádrž. Ve střední výšce pod vodou by se umístila lehká, pružná, téměř bez hmotnosti síťka. Nad ní by se umístily koule s určitou hmotností, které by tedy tlačily na síťku. Nad ní by se umístila stejná množství pingpongových koulí, stejného objemu. Tyto koule, citlivé na vztlak Archimédův, by také vyvíjely tlak na síťku, ale v opačném směru. Můžeme také zajistit, aby všechny koule měly stejný průměr.
Pokud existuje stejné, rovnoměrné rozložení těžkých koulí a pingpongových koulí na obou stranách, výsledná síla působící na síťku bude všude nulová a síťka zůstane vodorovná (křivost bude nulová). Ale náhoda může způsobit, že se těžké koule někde shromáždí. Budou tedy vyhlazovat síťku a tím vytlačovat pingpongové koule dál. Schématicky, při provedení řezu, povrch bude mít následující tvar:
Těžké koule se shromažďují a vyhlazují síťku.
Vytlačují pingpongové koule, které se shromažďují kolem nich.
Intuitivně si představujeme, že oba jevy, dalekodobě se nevylučují, ale spolupracují. Přítomnost tohoto prstence přebytečných koulí kolem výběžku zvyšuje jeho vyhloubení, tedy "uzamčení" těchto hustých koulí.
Gravitační nestabilitu lze také představit s jednou populací, umístěním těžkých koulí na dostatečně pružnou pěnovou podložku. Pokud se některé z nich náhodou spojí někde, vytvoří výběžek, do kterého se jejich sousedé budou snažit klesnout. Tento jev se nazývá akreční proces.
Pokud bychom vzali síťku a pod ní bychom umístili pouze pingpongové koule, tento systém by byl také nestabilní. Pokud by se někde na síťce shromáždily pingpongové koule, povzbudily by své sousedy, aby se k nim připojily.
S tímto modelem s dvěma populacemi, těžkými koulími a pingpongovými koulemi, máme dva spolupůsobící efekty, které odkazují na jev
společných gravitačních nestabilit.
Tento model má také výhodu ilustrovat symetrii mezi dvěma podsystémy.
Pokud bychom znovu zvážili systém s dvěma populacemi, dostali bychom toto:
Pingpongové koule se shromažďují a vyboulení síťky.
Vytlačují těžké koule do okolí.
Takže jsme se pokusili otestovat tuto myšlenku, vycházeje z dvou rozložení:
- Studená hmota, hustota
r
- "Ghost" hmota s hustotou
r *
@
64 r
, teplejší: Průměrná rychlost termického pohybu v "ghost" univerzu V*th je čtyřikrát vyšší než v našem, parametry pocházející z výzkumu společných roztažení obou univerz, [viz na webu:
Geometrická fyzika,
3
, oddíl 3 a obrázek 5
].
Výpočty byly provedeny prostřednictvím 2D numerických simulací s 5000 hmotnými body. Jsou jen orientační. Bylo by třeba provádět 3D výpočty a pro toto by bylo třeba zvládnout mnohem větší počet hmotných bodů, což náš systém nedokázal. Proto tyto 2D výsledky neměly být brány doslovně.
Kvalitativně "ghost" hmota vedla hru. Vytvořila konglomeráty, poměrně rychle (její doba akrece, inverzně úměrná druhé odmocnině hustoty, je kratší). Tyto konglomeráty (clumps) pak vytlačují naši vlastní hmotu do zbývajícího prostoru, čímž jí dávají její děravou konfiguraci. Viz: J.P.Petit, P.Midy a F.Landsheat: Astrophysika "ghost" hmoty. 5: Výsledky 2D numerických simulací. VLS. O možném schématu formování galaxií. [Viz na webu:
Geometrická fyzika A,
8
, 1998.
]
Oba, na sebe navazující:
Zajímavé je, že tato distribuce je pak stabilní. Konglomeráty "ghost" hmoty stabilizují děravou distribuci hmoty a naopak, tato distribuce zadržuje tyto konglomeráty ve svých "síťkách". To by vysvětlovalo velkou stabilitu dosaženou (řádově věku vesmíru). "Síťky" hmoty by pak sloužily jako potenciální bariéra vůči prvkům "ghost" hmoty, vzniklým z konglomerátů a urychleným při srážkách (v anglickém smyslu "encounter", tedy binární interakce mezi dvěma "ghost" hmotnými body).
Poznámka
(únor 2000):
Všechny tyto výsledky výpočtů jsou staré šest let. Jak se mohlo dozvědět ti, kdo přečetli mé knihy, všechny tyto simulace, velmi zajímavé a nadějné, byly provedeny v letech 93-94, nejprve na starém Cray, poté od "Freda", mladého vědce, který si přál zůstat anonymní, což mi plně rozumím. Výpočty byly pak provedeny "v peruce" na výkonnému počítači, který spravoval data evropského urychlovače částic. Pak Fred změnil laboratoř a v jeho nové jednotce už to nešlo. Numerická simulace tedy byla opuštěna po šest dlouhých let. Ale nedávno se stalo nové události. První, po šesti letech pokročily stroje výrazně (rychlost a hlavně paměťová kapacita), že výpočty, které byly možné pouze na výkonných jednotkách, které se zabývají výzkumem, jsou nyní dostupné i pro ... jednoduché lidi. Dva muži, konkrétně důchodci, ale zároveň nadšení astrofyziky a kosmologie, se tedy objevili. Programovali vlastní stroje a udělali docela hezké simulace, porušující "2D numerickou galaxii", která byla tvořena 3000 hmotnými body, pomocí "procházejícího společníka", tvořeného 300 body. Stručně řečeno, klasický schéma vedoucí k spirálnímu tvaru "galaxie s psem", alias M51. Když se podíváte na tyto obrázky, okamžitě si říkáte "to odpovídá tomu, co bylo možné dělat před deseti lety ve výzkumném prostředí, s výkonnými výpočetními prostředky". Samozřejmě, spirální struktura nevydrží. Disappears, když se porušující společník vzdálí (aspekt, který byl znám dlouhou dobu). Naše dva inženýři, povzbouzeni těmito nadějné výsledky, se tedy obrátili na šest známých astrofyziků, požádali je o "pokyny", ale žádný z nich se neukázal zdvořile odpovědět. Byl jsem tedy sedmým astrofyzikem, kterého kontaktovali. Můžete si představit, že jsem byl naopak rád z tohoto doplnění a okamžitě jsem zapojil těchto nových spolupracovníků do nových simulací. Zdá se, že se jim to daří velmi dobře a pokud vše půjde dobře, budeme mít "čerstvé výsledky" v následujících měsících. Zajímavé čekání, protože cílem není nic jiného než simulace vzniku galaxie. Věc, kterou sledovat.
Předchozí stránka
Další stránka
Zpět na obsah tohoto souboru "Géméllá kosmologie"
Zpět na obsah vědecké sekce