διπλός κόσμος
| 4 |
|---|
...Παρακάτω, ένα διδακτικό μοντέλο που υποδεικνύει το φαινόμενο των κοινών βαρυτικών ασταθειών. Φανταστείτε μια γεύση πισίνας. Στο μέσο της, κάτω από το νερό, θα τοποθετούσαμε ένα ύφασμα, οριζόντιο, εύκαμπτο, με αμελητέο βάρος. Πάνω τοποθετούμε μπάλες, που διαθέτουν βάρος, οι οποίες θα πιέζουν το ύφασμα. Πάνω από αυτό τοποθετούμε ένα ίσο ποσό πινγκ-πονγκ μπάλες, του ίδιου όγκου. Αυτές, ευαίσθητες στην άνωση του Αρχιμήδη, θα ασκούν επίσης πίεση στο ύφασμα, αλλά σε αντίθετη κατεύθυνση. Μπορούμε επίσης να το προσαρμόσουμε έτσι ώστε όλες οι μπάλες να έχουν το ίδιο διάμετρο.
...Αν υπάρχει η ίδια ομοιόμορφη κατανομή μπαλών βαριών και πινγκ-πονγκ μπαλών, από τις δύο πλευρές, το αποτέλεσμα των δυνάμεων που ασκούνται στο ύφασμα θα είναι παντού μηδενικό και το ύφασμα θα παραμείνει οριζόντιο (η καμπυλότητα θα είναι μηδενική). Ωστόσο, η τύχη μπορεί να κάνει τις βαριές μπάλες να συγκεντρωθούν κάπου. Θα καταστρώσουν το ύφασμα και, κατά τη διαδικασία, θα απωθήσουν τις πινγκ-πονγκ μπάλες πιο μακριά. Σχηματικά, κάνοντας μια τομή, η επιφάνεια θα έχει την ακόλουθη μορφή:
**Οι βαριές μπάλες συγκεντρώνονται και διαμορφώνουν το ύφασμα.
****Αυτές απωθούν τις πινγκ-πονγκ μπάλες, οι οποίες συγκεντρώνονται γύρω τους.
**
...Παραδοσιακά, φανταζόμαστε ότι τα δύο φαινόμενα, αντί να αντιτίθενται, συνεργάζονται. Η παρουσία αυτού του δακτυλίου περιττών μπαλών γύρω από την κοιλότητα θα εντείνει την κοιλότητα, δηλαδή το «περιορισμό» αυτών των πυκνών μπαλών.
...Η βαρυτική αστάθεια μπορεί να εξηγηθεί, με μόνο μία πληθυσμιακή ομάδα, τοποθετώντας βαριές μπάλες πάνω σε ένα μαξιλάρι μαλακό αρκετά. Αν μερικές από αυτές συγκεντρωθούν τυχαία, κάπου, θα δημιουργήσουν μια κοιλότητα, μια κοίλη περιοχή, στην οποία οι γειτονικές μπάλες θα έχουν τάση να κατεβαίνουν. Αυτό ονομάζεται φαινόμενο ακρότατης αύξησης.
...Αν πάρουμε ένα ύφασμα και τοποθετήσουμε μόνο πινγκ-πονγκ μπάλες κάτω από αυτό, αυτό το σύστημα θα είναι επίσης ασταθές. Αν οι πινγκ-πονγκ μπάλες συγκεντρωθούν σε ένα σημείο του ύφασματος, θα ενθαρρύνουν τις γειτονικές να τις συναντήσουν. Με αυτό το μοντέλο δύο πληθυσμών, τις βαριές μπάλες και τις πινγκ-πονγκ μπάλες, έχουμε δύο συνδυασμένα φαινόμενα, τα οποία υποδεικνύουν το φαινόμενο κοινών βαρυτικών ασταθειών. Αυτό το μοντέλο έχει επίσης το πλεονέκτημα να δείχνει τη συμμετρία που υπάρχει μεταξύ των δύο υποσυστημάτων.
...Αν επαναλάβουμε το σύστημα δύο πληθυσμών, θα έχουμε τα εξής:
Οι πινγκ-πονγκ μπάλες συγκεντρώνονται και φουσκώνουν το ύφασμα. Αυτές απωθούν τις βαριές μπάλες στις γειτονικές περιοχές.
Έτσι προσπαθήσαμε να δοκιμάσουμε αυτή την ιδέα, ξεκινώντας από δύο κατανομές:
-
Ψυχρή ύλη, πυκνότητα r
-
Ψευδούλη, πυκνότητα r * @ 64 r, πιο θερμή: Η μέση ταχύτητα θερμικής διακίνησης στον ψευδούλη κόσμο V*th είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη από αυτήν του δικού μας, παράμετροι που προέρχονται από τη μελέτη των κοινών επεκτάσεων των δύο κόσμων, [βλ. στο ιστότοπο: *Geometrical Physics, 3, τμήμα 3 και εικόνα 5 *].
...Οι υπολογισμοί έγιναν μέσω προσομοιώσεων 2d με δύο φορές 5000 σημεία μάζας. Είναι μόνο οδηγικοί. Θα πρέπει να γίνουν υπολογισμοί 3d και για να το κάνουμε αυτό, θα πρέπει να διαχειριστούμε ένα πολύ μεγαλύτερο αριθμό σημείων μάζας, κάτι που το σύστημά μας δεν ήταν σε θέση να κάνει. Ως εκ τούτου, δεν πρέπει να πάρουμε τα αποτελέσματα 2d στα σοβαρά.
...Ποιοτικά, η ψευδούλη καθοδηγεί το παιχνίδι. Δημιουργεί συσσωματώματα, αρκετά γρήγορα (ο χρόνος ακρότατης αύξησης, αντιστρόφως ανάλογος με τη τετραγωνική ρίζα της πυκνότητας, είναι μικρότερος). Αυτά τα συσσωματώματα (clumps) απωθούν τη δική μας ύλη στο υπόλοιπο χώρο, δίνοντάς της έτσι την κοιλότητα της δομής. Παραπομπή: J.P.Petit, P.Midy and and F.Landsheat : Matter ghost matter astrophysics. 5 : Results of numerical 2d simulations. VLS. About a possible schema for galaxies' formation. [ Παραπομπή στο ιστότοπο: Geometrical Physics A, 8 , 1998. ]
Τα δύο, επικαλυπτόμενα:
...Η σημασία είναι ότι αυτή η κατανομή είναι τώρα σταθερή. Τα συσσωματώματα της ψευδούλης σταθεροποιούν την κοιλότητα της ύλης, και αντιστρόφως, αυτή την κοιλότητα τα κρατάει στις "μπάρες" της. Αυτό εξηγεί τη μεγάλη σταθερότητα που επιτεύχθηκε (τάξης της ηλικίας του κόσμου). Οι "μπάρες" της ύλης θα υποδεικνύουν την πηγή δυναμικού απέναντι στα στοιχεία της ψευδούλης, που προέρχονται από τα συσσωματώματα και επιταχύνονται κατά τις συγκρούσεις (στο ευρύ αγγλικό νόημα της "συνάντησης", δηλαδή δυαδική αλληλεπίδραση μεταξύ δύο σημείων μάζας της ψευδούλης).
Σημείωση (Φεβρουάριος 2000):
Όλα αυτά τα αποτελέσματα υπολογισμού είναι ηλικίας έξι ετών. Πώς μπορεί να το μάθει κάποιος από όσους διάβασαν τα βιβλία μου, όλες αυτές οι προσομοιώσεις, πολύ ενδιαφέρουσες και υποσχετικές, έγιναν το 1993-1994, πρώτα από τον συνάδελφό μου και φίλο μου Pierre Midy, σε "ένα παλιό Cray", και στη συνέχεια από "Fred", ένα νεαρό ερευνητή που προτίμησε να μείνει ανώνυμος, κάτι για το οποίο του δίνω πλήρως δίκιο. Οι υπολογισμοί είχαν γίνει "σε κορωνία" στο ισχυρό υπολογιστή που διαχειριζόταν τα δεδομένα ενός ευρωπαϊκού επιταχυντή σωματιδίων. Στη συνέχεια, ο Fred άλλαξε εργαστήριο και στη νέα του μονάδα δεν ήταν πλέον εφικτό να γίνουν τέτοια πράγματα. Έτσι, η προσομοίωση αριθμητικής προσέγγισης αφήθηκε πλέον για έξι μακριές χρόνια. Ωστόσο, πρόσφατα έγινε ένα νέο γεγονός. Πρώτον, οι μηχανές έχουν κάνει τόσα πολλά πράγματα σε έξι χρόνια (ταχύτητα και ιδιαίτερα χωρητικότητα μνήμης) ώστε υπολογισμοί που ήταν εφικτοί μόνο σε ισχυρές μονάδες, αφιερωμένες στην έρευνα, είναι τώρα στη διάθεση ... απλών πολιτών. Δύο άνθρωποι, ακριβώς μηχανικοί σε σύνταξη, αλλά παθιασμένοι από αστροφυσική και κοσμολογία, έτσι έδειξαν το ενδιαφέρον τους. Προγραμματίζοντας οι ίδιοι τις μηχανές τους, έκαναν αρκετά όμορφες προσομοιώσεις, διαταράσσοντας μια "δισδιάστατη ψηφιακή γαλαξία", που αποτελούνταν από 3000 σημεία μάζας με ένα "συνοδό" που αποτελούνταν από 300 σημεία. Απλά, το κλασικό σχήμα που οδηγεί στη σπειροειδή μορφή της "γαλαξία των κυνηγών", γνωστής ως M51. Όταν βλέπει κανείς αυτές τις εικόνες, αμέσως σκέφτεται "αυτό αντι