Materie, Dunkle Materie, Astrophysik. 6:
Spiralstruktur. (S. 6)
Abb.
10-b) : Ihre zugehörige Negativmassenverteilung.
.
Abb. 10-c : Überlagerung
der beiden.
SS-Verteilung.
F. Lhandseat zeigte, dass diese
Verteilung gekoppelter positiver und negativer Massen über eine große Anzahl
Jeans-Zeiten stabil war.
- Einführung der Rotation.
Es war verlockend, zu versuchen,
dem zentralen Positivmassen-Cluster eine gewisse Rotationsbewegung zu verleihen.
Doch standen keine analytischen 2D-Ergebnisse zur Verfügung. F. Lhanseat beschloss,
empirisch die folgende a priori anfängliche Rotationskurve einzuführen (die im
Zentrum gegen eine starre Körperrotation und am Rand gegen Null tendiert): :
Abb. 11 : Profil der
anfänglichen Rotationskurve
Die Zentrifugalkraft neigt dazu,
die Stabilität des Systems zu zerstören. Wenn wir die Zentrifugalkraft ausgleichen
wollen, können wir entweder die Druckkraft (thermische Geschwindigkeit im
rotierenden Positivmassen-Subsystem) reduzieren oder den Einschließungseffekt
durch Erhöhung von m verstärken. Doch wie F. Lhandseat zeigte, erzeugt die
Erhöhung dieses Parameters ein Artefakt aufgrund der relativ geringen Punktzahl.
Wenn man versucht, die Zentrifugalkraft mit m > 5 auszugleichen, durchdringen
sich die haloartige Struktur und der Cluster. Dann verwandelt sich der Halo
in einen Cluster und umgekehrt.
Die Erklärung ist folgende.
Die beiden Mengen – Cluster und Halo – können nicht als kontinuierliche Gasmassen
betrachtet werden. Sie sind lediglich begrenzte Punktmengen. Aufgrund ihrer
abstoßenden Wirkung neigt der (selbstanziehende) Halo dazu, den Cluster zu
komprimieren (der Positivmassen-Cluster und der Negativmassen-Halo stoßen
sich gegenseitig ab). Man kann es mit einem Sieb vergleichen, das auf Kartoffelbrei
wirkt. Ein Sieb besitzt Löcher.
Abb. 12-a : Das Sieb
mit kleinen Löchern gleicht den durch das Gewicht des Kartoffelbreis verursachten
Druck aus.
Die Effizienz des Kompressionsprozesses
hängt vom Durchmesser dieser Löcher ab. Ist er klein, schließt unser kugelförmiges
Sieb die zentrale Masse des „Kartoffelbreis“ effizient ein. Sind die Löcher
zu groß, wird der Kartoffelbrei durch das Sieb hindurchtreten, wie in den
Abbildungen 12-a und 12-b dargestellt.
.
Abb. 12-b: Wenn die
Löcher zu groß sind, kann das Sieb den Kartoffelbrei nicht halten: Er geht
hindurch.
Wenn man die Anzahl der in die
Simulation einbezogenen Punkte reduziert, wird der Maximalwert von m kleiner,
da die „Löcher“ in dieser Negativmaterieverteilung größer werden. Hier stoßen
wir aufgrund dieses Artefakts an eine grundlegende Grenze dieser numerischen
Simulation. Mit nur 2 x 10.000 Punkten durchdringt der Cluster den Halo und
löst sich auf, wenn 
5 übersteigt. Mit einer größeren Punktzahl könnte ein stärkerer Einschließungseffekt
erzielt werden, aber die grundlegenden Grenzen unserer Maschine erlaubten
dies nicht.
F. Lhandseat passte die Bedingungen
jedenfalls empirisch an und stellte fest, dass die Dinge gut aussahen, wenn
die charakteristische Rotationsgeschwindigkeit (der Maximalwert) etwa zehnmal
kleiner war als die mittlere thermische Geschwindigkeit im Cluster (Positivmassen-Subsystem),
was bedeutete, dass die Rotationsenergie kleiner war als die Druckenergie.
Physikalisch gesprochen wurde die Gravitationskraft hauptsächlich durch die
Druckkraft und nicht durch die Zentrifugalkraft ausgeglichen. Unter solchen
Bedingungen betrug der Wert der epizyklischen Frequenz 
= 1.
