7
Στο άρθρο: J.P. Petit και P. Midy: Αστροφυσική ύλης-φαντάσματος. 7: Κλείσιμο σφαιροειδών γαλαξιών από περιβάλλουσα ύλη φαντάσματος. [
Σε αυτή τη σελίδα: Γεωμετρική Φυσική Α,
10
, 1998.
] επανεξετάσθηκε αυτό το θέμα του θεωρήματος του Gauss, του φαινομένου της προστασίας και της εξίσωσης του Poisson. Δείχνεται ότι όταν ληφθεί υπόψη μια ομοιόμορφη κατανομή ύλης, πιθανώς απεριόριστη, η εξίσωση του Poisson δεν υπάρχει πλέον, απλώς και μόνο επειδή γίνεται αδύνατο να οριστεί ένα βαρυτικό δυναμικό σε τέτοιο μέσο. Πράγματι, η νόμος του Newton και η εξίσωση του Poisson προκύπτουν από τον τυπικό προσδιορισμό της Γενικής Σχετικότητας μόνο όταν μπορεί να διαθέτουμε μια λύση μηδενικής τάξης
στατική
, η οποία στη συνέχεια μπορεί να διαταραχθεί. Ωστόσο, αυτή η λύση δεν μπορεί να υπάρξει όταν το σύμπαν δεν είναι κενό. Έτσι, στη Γενική Σχετικότητα προκύπτουν οι λύσεις Friedmann, που είναι βασικά μη στατικές.
Το πεδίο μέσα σε μια κοίτη σε μια ομοιόμορφη κατανομή υπολογίζεται τώρα απλά. Μια κατανομή ύλης φαντάσματος
(που συμπεριφέρεται σαν ένα σύνολο αρνητικών μαζών, σε σχέση με τη δική μας ύλη) με μια σφαιρική κοίτη είναι ισοδύναμη με την υπέρθεση του πεδίου που δημιουργεί μια ομοιόμορφη κατανομή (μηδέν), προστιθέμενη στο πεδίο που δημιουργεί μια σφαίρα γεμάτη συνηθισμένη ύλη, με σταθερή πυκνότητα:
Το πεδίο που δημιουργεί η γεμάτη σφαίρα αυξάνεται με την απόσταση από το κέντρο, και στη συνέχεια μειώνεται. Μια σφαιρική κοίτη είναι επομένως "συγκλειστική". Το ίδιο ισχύει για μια ελλειπτική κοίτη. Αν η περίμετρος είναι απότομη, το συγκλειστικό πεδίο θα ήταν ισοδύναμο με αυτό που δημιουργείται από ένα επίπεδο ελλειψοειδές, γεμάτο συνηθισμένη ύλη με σταθερή πυκνότητα.
Ωστόσο, η περίμετρος δεν μπορεί να είναι απότομη. Η κοίτη στη ύλη φαντάσματος είναι ασαφής, και αυτή η μεταβολή της πυκνότητας συνοδεύεται από έναν αντίστοιχο βαθμό πίεσης. Αυτός ο ίδιος βαθμός πίεσης θα ερχόταν να επιβάλει στη ύλη φαντάσματος να γεμίσει την κοίτη αν η γαλαξία εξαφανιζόταν. Στο άρθρο [Γεωμετρική Φυσική Α,
2
], τμήμα 2, πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί με πιο περίπλοκες κατανομές ύλης και ύλης φαντάσματος. Η αναλυτική μέθοδος υπολογισμού επίσης περιγράφηκε. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τότε επανεμφανίζεται μια καμπύλη περιστροφής πολύ παρόμοια με αυτές που προκύπτουν από παρατηρήσεις. Δείτε: J.P. Petit και P. Midy: Απωστική σκοτεινή ύλη. [Σε αυτή τη σελίδα: Γεωμετρική Φυσική Α,
3
, 1998.
Εικόνα 4.
]
Έχουμε λοιπόν μια εναλλακτική θεωρία σε σχέση με τη σκοτεινή ύλη. Προσωπικά νομίζω ότι μπορεί να προκύψει ένας καθαρά θεωρητικός μοντέλος γαλαξία από όλα αυτά, που θα περιλαμβάνει δύο συζευγμένες εξισώσεις Vlasov και την εξίσωση Poisson. Δείτε, σε αυτό το πλαίσιο: J.P. Petit: Κοσμολογία διπλών σύμπαντων: Αστρονομία και Επιστήμη Διαστήματος
226
: 273-307, 1995 και [
Σε αυτή τη σελίδα: Γεωμετρική Φυσική Α,
2
,
τμήμα 4
.
]
DY = 4πG(ρ - ρ*)
όπου (ρ* > 0) αναφέρεται στην πυκνότητα της ύλης φαντάσματος. Το μείον προκύπτει από τη δομή της εξίσωσης πεδίου.
Αρνητικό φαινόμενο λενσώσεως.
Η "αποδεδειγμένη απόδειξη" της παρουσίας σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες, σύμφωνα με τους αστροφυσικούς, βασίζεται στα ισχυρά φαινόμενα της βαρυτικής λενσώσεως που παρατηρούνται. Οι γαλαξίες δημιουργούν πολλαπλές εικόνες, όπως και τα συστήματα γαλαξιών. Όπως πάντα, όταν κάτι ανήκει πραγματικά στο ζωντανό κόσμο του σύμπαντος, μετά από ένα ή δύο περιπτώσεις, έρχονται δεκάδες, στη συνέχεια εκατοντάδες παρατηρήσεις. Πράγματι, τα φωτογραφικά στοιχεία συσσωρεύονται.
Τα ισχυρά παρατηρούμενα φαινόμενα δεν συμβαδίζουν με τις εκτιμώμενες μάζες των γαλαξιών ή των συστημάτων γαλαξιών. Υπάρχει ένα ισχυρό "φαινόμενο λείπουσας μάζας".
Ωστόσο, ένας ανομοιόμορφος περιβάλλων χώρος ύλης φαντάσματος θα οδηγούσε σε ταυτόσημα αποτελέσματα.
Στο φύλλο του σύμπαντός μας, η ύλη φαντάσματος δημιουργεί ένα αρνητικό βαρυτικό φαινόμενο λενσώσεως.
Στο μοντέλο, και στο φύλλο του χωροχρόνου μας, συγκεντρώματα ύλης φαντάσματος (ή "διπλής ύλης"), που βρίσκονται στη γειτονική περιοχή F* του φύλλου μας F, δημιουργούν μια "επαγόμενη αρνητική καμπύλωση" σε αυτό. Αυτό προσπαθήσαμε να εξηγήσουμε διδακτικά προηγουμένως, χρησιμοποιώντας το μοντέλο ενός "σφαιρικού κώνου", του οποίου το κέντρο είναι σε σχήμα άλογου (επιφάνεια με σταθερή αρνητική καμπύλωση). Αν λάβουμε υπόψη την παραπάνω εικόνα, προτείναμε την παρουσία ενός συγκεντρώματος διπλής ύλης ή ύλης φαντάσματος με μια διακεκομμένη γραμμή. Αυτό δεν είναι οπτικά παρατηρήσιμο από το χωροχρόνο μας (επειδή, γεωμετρικά, τα φωτόνια δεν μπορούν να περάσουν από ένα φύλλο σε άλλο). Ωστόσο, όπως προτείνεται στην εικόνα, αυτά τα συγκεντρώματα δημιουργούν ένα αρνητικό φαινόμενο λενσώσεως (negative lensing effect).
Οι τροχιές των φωτονίων, στο φύλλο F, απεικονίζονται σχηματικά. Ωστόσο, αυτά τα φωτόνια δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τα άτομα της ύλης φαντάσματος που αποτελούν το συγκέντρωμα που βρίσκεται στη γειτονική περιοχή του φύλλου F (το όριο του οποίου απεικονίζεται με διακεκομμένη γραμμή). Έτσι, τα φωτόνια "διαπερνούν ελεύθερα το συγκέντρωμα".
Όπως ήδη αναφέραμε, είναι ο βαθμός πυκνότητας που δημιουργεί το φαινόμενο. Μια ομοιόμορφη κατανομή ύλης ή ύλης φαντάσματος δεν θα αποκλίνει τις φωτεινές ακτίνες.
Όλα συμβαίνουν, για τη συνηθισμένη ύλη, "σαν να έλκει η ύλη τα φωτόνια", και για την ύλη φαντάσματος, "σαν να τα απωθεί". Μια κοίτη στη ύλη φαντάσματος θα είχε επομένως μια συγκεντρωτική επίδραση, όπως αναφέρθηκε παρακάτω:
Η διαγραφή είναι μόνο σχηματική, αλλά, είστε βέβαιοι: κανείς δεν γνωρίζει πώς να υπολογίσει την τροχιά μιας φωτεινής ακτίνας σε μια ανομοιόμορφη κατανομή ύλης (ή ύλης φαντάσματος).
Σε αυτή τη συγκεντρωτική επίδραση θα προστεθεί και η επίδραση της παρουσίας του γαλαξία. Αγνοώντας την παρουσία αυτού του περιβάλλοντος ύλης φαντάσματος γύρω από το αντικείμενο, δεν θα μπορούσαμε να εξηγήσουμε το φαινόμενο μόνο με τη μάζα του γαλαξία (ή του συστήματος γαλαξιών).
Προηγούμενη σελίδα
Επόμενη σελίδα
Επιστροφή στο περιεχόμενο αυτο