Kosmologie des Zwillingsuniversums, Geistermaterie, Astrophysik. 5: Ergebnisse numerischer 2D-Simulationen. VLS. Über ein mögliches Schema zur Galaxienbildung.
Bemerkung:
...Dieser Artikel gehörte zu dem, was im Oktober 1996 bei A & A eingereicht wurde. Dieser Abschnitt wurde von dem anonymen Gutachter der Zeitschrift ausführlich analysiert, der während der zehn Monate des Dialogs eine beeindruckende Zahl von Fragen stellte, der andererseits äußerst höflich verlief und dessen abruptes Ende durch den Herausgeber bedauerlich ist. Bei einem solchen Modell stellt sich unmittelbar die Frage nach möglichen beobachtbaren Bestätigungen. Dazu müsste man kosmologische Tests erfinden, Effekte am kosmischen Hintergrund, die hauptsächlich auf die Clumps aus Geistermaterie zurückzuführen wären, die vermutlich im Zentrum der großen Leerräume liegen, um die sich die Galaxien verteilen. Der mittlere Durchmesser dieser Klumpen hängt stark von den gewählten „Anfangsbedingungen“ ab. Erhöht man die Temperatur T* der Geistermaterie, so nimmt ihr Durchmesser zu. Nachfolgend Ergebnisse, die mit höheren Temperaturen erzielt wurden.
Abb. 1: Die Klumpen aus Geistermaterie.
Abb. 2: Hier überlagert mit der normalen Materie.
Abb. 3: Die zelluläre Struktur der Materie.
Man beachte (aus dem Artikel):
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dass die Wahrscheinlichkeit der Okkultation bei gegebener Entfernung r sehr schnell mit dem mittleren Durchmesser f der Klumpen abnimmt. Die Größe d ist dagegen ein fester Parameter (mittlere Größe der Blasen der VLS). Man erhält so für die Materie eine regelmäßiger strukturierte Anordnung. Doch wäre die Ausdehnung solcher Klumpen dann derart groß, dass selbst relativ nahe gelegene Galaxien, die weniger als eine Milliarde Lichtjahre entfernt liegen, vollständig verdeckt würden. Man weiß, dass deren Einfluss auf Licht ein negatives Linse-Effekt ist, vergleichbar mit der Beobachtung eines Hintergrunds durch eine divergierende Linse. Der Effekt besteht darin, den scheinbaren Durchmesser der Hintergrundobjekte zu verringern und sie zu konzentrieren. Siehe Abbildungen 4, 5 und 6.
Positive und negative gravitative Linsenwirkung.
Abb. 5: Analogie zur Optik.
Abb. 6: Wirkung auf den Hintergrund.
Dies würde bei hohen Rotverschiebungen eine scheinbare Übervielzahl an Zwerggalaxien erzeugen. Tatsächlich beobachtet man nach Peebles genau dies. Klassisch gehen Astrophysiker davon aus, dass Galaxienzwergen zuerst entstanden seien, als das Universum jünger war, aus einem unklaren Grund. Danach seien schwerere Objekte durch „galaktisches Kannibalismus“ entstanden. Das vorliegende Modell stellt eine alternative Interpretation dieses Beobachtungsbereichs bei hohen Rotverschiebungen dar.
Wenn solche Klumpen aus Geistermaterie existieren, welche Struktur könnten sie haben? Dazu können wir nur spekulieren. Auf jeden Fall würde sich alles gleichzeitig bilden: die VLS, die Klumpen und die Galaxien. Die Art und Weise, wie wir das Problem angegangen sind – nämlich von „Anfangsbedingungen“ auszugehen, die nach der Expansion berechnet wurden – ist an sich eine Abweichung. Man müsste alle Phänomene gemeinsam behandeln können. Doch wissen wir nicht, wie man dieses Problem angehen könnte (zusätzlich dazu: seit 1994, seitdem Frédéric Landsheat kein großes Rechnersystem mehr zur Verfügung hatte, verfügen wir nicht mehr über die Rechenkapazitäten).
Wenn wir dies könnten, könnten wir möglicherweise ein konsistentes Modell für die Entstehung und Entwicklung solcher Klumpen aufbauen. In diesem Papier haben wir ein Modell für die Galaxienbildung vorgeschlagen: Genau weil die Materie in dünne Platten komprimiert wird, kann sie Energie sehr effizient durch Strahlung abgeben. Dadurch wird sie plötzlich instabil und kondensiert zu Proto-Galaxien. Die umgebende Geistermaterie wird in den intergalaktischen Raum verdrängt, wo sie sofort einen Gegendruck auf diese jungen Galaxien ausübt (Effekt der fehlenden Masse). Doch ihre relativ hohe Temperatur verleiht ihr dort eine ausreichende Homogenität, sodass sie durch negative Linse-Effekte keine bemerkbaren Auswirkungen erzeugt. Erinnern wir uns daran, dass die gravitative Linse-Wirkung null ist, wenn die Materie durch ein homogenes Medium hindurchgeht, unabhängig von dessen Dichte.
Es wäre äußerst interessant, zumindest in 2D Simulationen die Wechselwirkungen zwischen Galaxien zu simulieren, die in diesen Geistermaterie-Lücken liegen (die sie natürlich bei ihrer Bewegung begleiten). Logischerweise würde sich ihre Fusion (merging) erleichtern, wenn sich die Galaxien nahe genug kommen und die Lücken miteinander in Berührung kommen. Siehe das in Abbildung 7 vorgeschlagene Schema.
Vorschlag eines Schemas für das Merging zweier Galaxien.
Wenn die Materie nach der Kompression zu dünnen Platten in der Lage war, Galaxien zu bilden, weil sie so effizient abkühlen konnte, wäre dies für die kompakteren, möglicherweise sphäroiden Klumpen nicht der Fall. Grundsätzlich gibt es – wie in anderen Arbeiten untersucht werden wird – keinen grundsätzlichen Unterschied zwischen Materie und Geistermaterie. Beide bestehen aus Kernen, Protonen, Neutronen, Elektronen, Atomen sowie allen entsprechenden Antiteilchen (in dem Papier [15] wird gezeigt, dass die Dualität Materie-Antimaterie auch im Geisteruniversum eine Rolle spielt). Doch um ein solches Medium zu beschreiben, bräuchten wir einige Einblicke in die primordiale Nukleosynthese, die in der Geistermaterie abläuft, d.h. eine relativ präzise Beschreibung ihrer Strahlungsphase. Sie könnte dann aus Wasserstoff und Helium bestehen, das aus dieser primordialen Nukleosynthese stammt, in unvorstellbaren Mengen.
Man könnte die Klumpen dann mit riesigen Proto-Sternen vergleichen. Die Wärmemenge, die bei gleicher Temperatur vorhanden ist, ist proportional zum Kubik des Radius, die emittierende Oberfläche proportional zum Quadrat. Wie groß wäre dann die Abkühlzeit solcher Klumpen? Möglicherweise viel größer als das Alter des Universums. Der primordiale Gas des Geisteruniversums hätte dann niemals genügend Wärme durch Strahlung abgeben können, um sich so weit zu komprimieren, dass die Kernfusion im Inneren einsetzen könnte (mindestens 700.000 Grad erforderlich).
Man kann dann vermuten, dass das Geisteruniversum keine Elemente schwerer als Helium enthalten würde, da keine Sterne existieren könnten, in denen sie entstehen könnten. Diese Klumpen wären für einen Reisenden, der sich in diese Antiwelt wagen würde, dann nichts anderes als riesige Gasmassen, die im roten und infraroten Bereich emittieren.
In anderen Arbeiten werden wir jedoch vorschlagen, dass Neutronensterne, die ihre kritische Masse erreicht haben, Materie in das Geisteruniversum abgeben könnten, indem sie einen hypertorischen Brückengang schaffen – entweder sanft oder durch brutale Übertragungen, beispielsweise durch die Verschmelzung eines Doppelsternsystems aus zwei Neutronensternen, die um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Man weiß (Arbeiten von Thibaud-Damour), dass die Emission von Gravitationswellen deren Rotationsbewegung verlangsamt. Solche Verschmelzungen scheinen daher unausweichlich.
Solche Übertragungen würden das Geisteruniversum dann mit schweren Elementen anreichern. Wir betonen, dass dies derzeit reine Spekulation ist. Wir nehmen an, dass bei einem brutalen Transfer der Großteil der Masse in das Geisteruniversum ausgestoßen würde, wo sie verbleiben würde, während der Neutronenstern einfach zu einer Geister-Neutronen-Stern wird. Im Fall einer kontinuierlichen Materieabgabe durch diesen „Überfluss“ würde die Materie sich dann im Geisteruniversum ausbreiten und von dem Neutronenstern abgestoßen werden, der sie hervorgebracht hat, und der nun...