Κοσμολογία των δίδυμων συμπάντων
(σ. 2)
.
- Δομή μεγάλης κλίμακας και «μοντέλο δίδυμου σύμπαντος».
Υποθέσαμε στο προηγούμενο άρθρο [1] ότι το Σύμπαν είχε γεωμετρία S3 × R1. Κάθε περιοχή του Σύμπαντος αλληλεπιδρά αντιβαρυτικά με την αντίστοιχη αντιποδική της περιοχή, σύμφωνα με την εξίσωση (1). Υπάρχει ένα μόνο είδος θετικής ύλης m, που γεμίζει τη σφαίρα S3. Επομένως η συνολική μάζα του Σύμπαντος είναι μη μηδενική. Στην αναφορά [1], δόθηκαν αρκετές διδακτικές δισδιάστατες εικόνες (σχήματα 10, 11 και 12) προκειμένου να εξηγηθούν οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο γειτονικών πτυχών.
Χρησιμοποιώντας έναν ενισχυμένο σταθμό εργασίας HP και ένα σύνολο 2 × 5000 σημείων που αλληλεπιδρούν, ο F. Lansheat επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα του Pierre Midy (αναφορά [1], σχήμα 8). Στη συνέχεια επικεντρώθηκε σε μια μικρότερη περιοχή, που υποδεικνύεται στο σχήμα 3, στην οποία η πυκνότητα της ύλης στη «γειτονική πτυχή» ήταν πολύ υψηλότερη από ό,τι στην άλλη πτυχή.
Σχήμα 3: Διακεκομμένο τετράγωνο: εστίαση σε ένα τμήμα της δομής πολύ μεγάλης κλίμακας, στο οποίο η πυκνότητα της ύλης στην πρώτη πτυχή (που υποτίθεται ότι είναι η δική μας, γκρι χρώμα) υποτίθεται ότι είναι μικρότερη από την πυκνότητα της ύλης στη γειτονική πτυχή (λευκό χρώμα).
Όπως αναμενόταν, η βαρυτική αστάθεια εξακολουθεί να συμβαίνει και δημιουργεί νέες συζυγείς δομές. Βλέπε σχήματα 4 και 5.
Σχήμα 4: Αποτελέσματα των προσομοιώσεων που εκτέλεσε ο F. Lansheat, που δείχνουν τη δομή μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο γειτονικών πτυχών. Μέση τιμή του
r * = 50 φορές τη μέση τιμή του
r
(αριστερά). Αριστερά: κυτταρική δομή. Δεξιά: δομή σε σμήνη.
Σχήμα 5: Το ίδιο, υπερτεθειμένο.
Η ύλη της δίδυμης πτυχής σχηματίζει μεγάλα σταθερά σμήνη, τα οποία απωθούν την ύλη της δικής μας πτυχής του Σύμπαντος, η οποία καταλαμβάνει τον υπόλοιπο χώρο. Σε αντίθεση με τις αριθμητικές προσομοιώσεις του μοντέλου «βάφλας», αυτό το σχήμα είναι σαφώς μη γραμμικό. Μετά τον σχηματισμό του, που αντιστοιχεί στον χρόνο Jeans του συστήματος υψηλής πυκνότητας (2 × 10⁹ έτη), δεν υπάρχει σημαντική εξέλιξη του γενικού σχήματος σε διάστημα συγκρίσιμο με την ηλικία του Σύμπαντος, έτσι ώστε αυτό το μοντέλο θα μπορούσε να αποτελέσει έναν καλό υποψήφιο για να εξηγήσει την σπογγώδη όψη που παρατηρείται στη δική μας πτυχή του Σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα.
- Προσομοιώσεις σε 2D και 3D.
Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης σε 2D, ο F. Lansheat υπολόγισε μια συσχέτιση δύο σημείων και τη συνέκρινε με τη συσχέτιση δύο σημείων που προέκυψε από μια τυχαία κατανομή σημείων (κατανομή Poisson). Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται στο σχήμα 6. Το αριστερό τμήμα της καμπύλης δεν είναι σχετικό, καθώς η απόσταση μεταξύ των σημείων γίνεται συγκρίσιμη με τη μέση απόσταση της τυχαίας κατανομής. Η αύξηση στα δεξιά είναι απλώς ένα τεχνούργημα λόγω των ορίων του πεδίου (περιοδικές οριακές συνθήκες). Αυτό το αποτέλεσμα δεν μπορεί να συγκριθεί άμεσα με τον εμπειρικό νόμο που προκύπτει από τα παρατηρησιακά δεδομένα (κλίση -1,8), βλέπε τις μελέτες των Bahcall (1988) [31], Bahcall και Soneira (1983) [32], Bahcall και West (1992) [33], Luo και Schramm (1992) [34]. Πρέπει να πραγματοποιηθούν προσομοιώσεις σε 3D, με μεγαλύτερο αριθμό σημείων. Εάν είναι δυνατόν, η προσαρμογή στα παρατηρησιακά δεδομένα θα επέτρεπε να ληφθεί ο λόγος των πυκνοτήτων μάζας των δύο συμπάντων.
Πώς να σκιαγραφήσουμε ένα σενάριο για τον σχηματισμό της κοσμολογικής δομής μεγάλης κλίμακας σε αυτό το μοντέλο; Όσο η σύζευξη μεταξύ μάζας και φωτός παραμένει ισχυρή (t < 10⁵ έτη), το Σύμπαν παραμένει ομογενές και όλες οι διεργασίες που συνδέονται με τη βαρυτική αστάθεια (σχηματισμός σμηνών, γαλαξιών, αστέρων και σπογγώδους δομής) είναι παγωμένες. Όταν το Σύμπαν γίνει διαφανές, μπορούμε να υποθέσουμε ότι όλες αυτές οι διεργασίες λαμβάνουν χώρα, με τους δικούς τους χαρακτηριστικούς χρόνους σχηματισμού και εξέλιξης. Το μόνο που μπορούμε να πούμε είναι ότι η υποτιθέμενη πολύ μεγάλη δομή σχηματίζεται σε 2 × 10⁹ έτη.
Σχήμα 6: Η κλίση της καμπύλης του λόγου συσχέτισης δύο σημείων (αριθμητική προσομοίωση έναντι τυχαίας κατανομής Poisson)