Spiralstruktur Materie Geistermaterie Astrophysik.6:
Spiralstruktur.(p10)
- Einfluss der verschiedenen Parameter.
Wie bereits erwähnt, sind die Werte der Parameter scharf. Gehen Sie zu weit davon weg, und die Spiralstruktur wird nicht mehr erscheinen. Es wird kein Gleichgewicht erreicht. Wir haben versucht, mehrere Simulationen um diese optimalen Einstellungen herum durchzuführen. Hier ist eine Zusammenfassung unserer empirischen Erfahrung:
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Die epizyklische Frequenz bestimmt die Anzahl der Arme. Ein Wert w = 1 ergibt eine Struktur mit zwei Armen, während w = 2 vier Arme ergibt. Wenn sie zwischen zwei ganzen Zahlen liegt, wird die Spiralstruktur sehr unbestimmt.
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Das Verhältnis der negativen zur positiven Masse m kontrolliert die Krümmung der Arme. Die Struktur des vorherigen Beispiels entspricht m = 3.
Unter m = 3 ist die Halo instabil und zerfällt, bevor eine Spiralstruktur erscheint. Das bedeutet, dass der dissipative Prozess (dynamische Reibung) die positive Materie erwärmt, die durch die Halo entweicht.
Für Werte über 3 wird die Galaxie immer kompakter. Ein Lenkrad erscheint um fünf. Eine gestreifte Spiralgalaxie vervollständigt diese Struktur. Für höhere Massenverhältnisse m ist die Cluster zu stark unter Druck und es scheint keine Spiralstruktur lebensfähig zu sein (aber, wie zuvor erwähnt, könnte dies ein Artefakt aufgrund der relativ geringen Anzahl von Punkten sein).
Die verschiedenen Galaxienmodelle wurden in Abbildung 15 im Vergleich zum Massenverhältnis gezeichnet. Die Auswirkungen der Parameter und (im Zusammenhang mit thermischen Geschwindigkeiten) wurden nicht untersucht.
Fig. 17:** Schematische großes Design im Vergleich zum Massenverhältnis** .
- Zusammenfassung.
Diese Ergebnisse sehen vielversprechend aus, aber wir müssen uns für mehrere Gründe bescheiden. Zunächst haben wir es mit 2D-Simulationen, nicht mit 3D-Simulationen zu tun. Im wahrsten Sinne des Wortes beschreibt dies nicht das Verhalten von Massenpunkten, die in einer Ebene eingebettet sind, in ihrem eigenen Gravitationsfeld, sondern das Verhalten von „Schnüren“, die durch gravitative (und anti-gravitative) Kräfte interagieren. Dies ergibt sich aus der Form der Poisson-Gleichung (36), die sich auf ein dreidimensionales Medium bezieht. Wir können nur hoffen, dass vollständige 3D-Simulationen, die auf ein flaches System mit z-Bewegungen angewandt werden, ähnliche Ergebnisse liefern.
Angenommen, dies wäre der Fall. Dieses Modell schlägt einen neuen Mechanismus vor, der die Spiralstruktur der Galaxien antreibt. Wir finden zwei Regime. Zunächst verlangsamt die dynamische Reibung den zentralen Kern. Dann treibt der gravitative Resonanzprozess das System an und die Arme bilden sich aufgrund von Gezeitenwirkungen. Sie verschwinden nicht durch thermische Effekte, wie in anderen Arbeiten (das negative Halo wirkt wie eine Barriere und verhindert ihre Ausbreitung). Diese Strukturen bleiben über eine beeindruckende Anzahl von Umdrehungen (50) stabil. Tatsächlich ist ihre Ursache ziemlich unterschiedlich. Wir finden Stäbe, Lenkrad-Entwürfe. Es scheint eine vielversprechende Methode zu sein, um zu erkunden.
Auf der anderen Seite besitzt dieses „2D-Galaxie“ kein Gas. Im Grunde besteht es aus 10.000 „Sternen“ oder „Sterngruppen“. Die Wechselwirkung mit der zweiten Gruppe von 10.000 Objekten (deren Natur nicht spezifiziert ist, außer dass sie eine negative Masse besitzen) erzeugt einen nichtlinearen Effekt, ein Spiralmuster. Wenn wir in dieses System etwas Gas hinzufügen könnten, das eine positive Masse besitzt (eine Größenordnung niedriger als die Masse der „stelaren Materie“: 10.000 Objekte mit positiver Masse), und dessen Elemente eine niedrigere thermische Geschwindigkeit besitzen, sollte dieses Gas schneller rotieren, um die Schwerkraft auszugleichen und den Schwäche seines eigenen Druckeffekts zu kompensieren. Dieses Gas sollte auf das nicht-homogene Feld reagieren, das durch „Sternsatz“ entsteht und die Spiralstruktur verstärkt. Wenn der Geschwindigkeitskontrast zwischen dem Gas und der stellaren Materie überall groß ist, sollte dies ein Spiral-Wellenmuster erzeugen, wie beobachtet. Wenn ein solches Programm realisiert werden könnte, könnten wir eine realistischere Beschreibung einer Galaxie erhalten.
Referenzen
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Dank :
Diese Arbeit wird von der französischen CNRS und der Firma A. Dreyer Brevets et Développement unterstützt.
Eingereicht in einem versiegelten Umschlag an die Académie des Sciences de Paris, 1998.
Kommentare.
Dieses Werk stammt aus dem Jahr 1994. Es war nur möglich, weil Frédéric Landsheat, der damals Student am deutschen Zentrum für Teilchenphysik DAISY war, Zugang zu einem großen System hatte. Es wurde vollständig geheim durchgeführt. Als er seine Doktorarbeit über Datenerfassungssysteme verteidigte und einen anderen Zentrum gewann, wurde diese Aktivität unterbrochen. Seit diesem Datum wurde kein ergänzender Arbeit durchgeführt und wir konnten die französischen Forscher, die über die notwendigen Rechenmittel verfügen, nicht für dieses Forschungsthema interessieren.
Wenn eine Gruppe, in Frankreich oder im Ausland, diese exploratorischen Studien wieder aufnehmen möchte, würden wir uns sehr freuen. Dieses Werk wurde zahlreichen Fachzeitschriften mit Begutachtung vorgelegt, immer begleitet vom Film, der die Geburt der gestreiften Galaxie zeigt, dennoch sehr suggestiv. Aber keine von ihnen stellte es einem Gutachter zur Begutachtung, sondern begnügte sich mit stereotypen Antworten wie:
- Sorry, we don't publish speculative works.
Dieser Versuch ist nur eine sehr grobe Skizze. Eine Galaxie ist weit davon entfernt, ein System zu sein, das auf eine einzelne Population von Massenpunkten reduziert werden kann. Außerdem wirkt sich das Phänomen der Spiralstruktur nicht auf die gesamte Galaxie aus, sondern hauptsächlich auf das interstellare Gas, wobei die Population I viel weniger empfindlich gegenüber dem Phänomen ist. Es wäre daher notwendig, Simulationen mit zwei Populationen durchzuführen, die die Galaxie selbst beschreiben. Es wäre auch notwendig, die Galaxie darzustellen, wie sie durch die Geistermaterie eingeschlossen ist, falls dieses Modell gültig ist, also von abstoßender Materie und relativ heißer Materie umgeben.
Die Parameter, die die Anfangsbedingungen modulieren, sind zahlreich. Verhältnis der mittleren Dichten, Agitationsgeschwindigkeit in beiden Medien, Dichteprofil in der Galaxie, Geschwindigkeitsprofil. Der Übergang zum 3D stellt das Problem der Leistungsfähigkeit der aktuellen Systeme, die unzureichend ist....