Problém chybějící hmoty (s. 4)
- Velkorozměrová struktura vesmíru
Z rovnice (24) vidíme, že pokud v jedné vrstvě existuje kupa, v konjugované oblasti druhé vrstvy existuje přidružená difuzní struktura. Pokud je tento model správný, měli bychom v naší vrstvě vesmíru najít halo struktury. S pomocí Dr. Pierra Midyho z univerzity v Orsay ve Francii jsme provedli numerické simulace pomocí počítače Cray-1. Uvažujeme dvě rozdělení 350 bodů. První je znázorněno malými kroužky a druhé malými křížky. Na začátku jsou body náhodně rozmístěny po obrazovce a předpokládá se, že představují dva rovnoměrné plyny. Každá hmota má náhodnou rychlost odpovídající izotropnímu Maxwellovu rozdělení s průměrnou tepelnou rychlostí . Prvky první populace nazveme m1 a prvky druhé populace m2. Aplikujeme Newtonův zákon s:
m1 přitahuje m1: gravitační efekt
m2 přitahuje m2: gravitační efekt
m1 a m2 se vzájemně odpuzují: antigravitační efekt
Tento dvourozměrný systém považujeme za periodický v prostoru. Jinými slovy, horní hranice je spojena s dolní a pravá s levou (euklidovský 2D torus). Tak můžeme vypočítat součet vzájemných působení částic. Pro každý časový interval Δt vypočítáme zrychlení každé částice a určíme trajektorii Taylorovým rozvojem. Každá částice, která vyjde pravou hranicí, se objeví levou hranicí, a stejně tak pro horní a dolní hranici. To umožňuje studovat gravitační nestabilitu těchto dvou vázaných systémů v konečné části prostoru (s toroidní topologií). Časový interval je určen tak, aby se dosáhlo významných numerických výsledků. Jinými slovy, požadujeme, aby trajektorie částice byla přibližně pravidelná. Následující obrázky ukazují typické chování systému po 4000 časových intervalech. Na obrázcích 4 a 5 nacházíme jak kupy, tak buněčné vzory. Tento jev je zesílen na obrázcích 7 a 8.
Obr. 4: Účinek gravitační nestability na systém 1
Obr. 5: Účinek gravitační nestability na systém 2
Obr. 6 (ga3127): Superpozice obou.
Obr. 7: Zesílené prostorové rozdělení obou populací.
Obr. 8: Bílá: populace 1. Šedá: populace 2
Navrhujeme, že takový mechanismus by mohl vysvětlit velkorozměrovou strukturu vesmíru a pozorované rozložení galaxií. Předpokládejme, že naše vrstva vesmíru odpovídá populaci 1. V pravé dolní části obrazovky je tato hmota uspořádána kolem velkých „prázdných“ bublin. Tyto bubliny odpovídají kupovitému uspořádání v populaci 2, která by se podle naší teorie měla nacházet ve druhé vrstvě vesmíru (ve skutečnosti v antipodální oblasti). Ale jak je vidět na obrázku 8, u dané populace může být hmota na některých místech uspořádána jako švýcarský sýr „gruyère“ a na jiných místech jako emulze.
Tyto první hrubé numerické simulace musí být rozvinuty s větším počtem bodů a ve trojrozměrném znázornění. Víme, že chování systému ve třech rozměrech se může poněkud lišit od chování ve dvou rozměrech. Ale očekáváme, že závěry budou podobné. Myslíme si, že s větším počtem bodů bychom mohli získat fraktální systém, jak je naznačeno na obrázku 14, ale upřesňujeme, že tento konkrétní výpočet ještě nebyl proveden, i když je studován. Podle této myšlenky by se galaxie měly nacházet v dírách přidruženého oblaku antihmoty, což by zajistilo jejich uzavření, jak bylo navrženo dříve.