univers gemelos cosmología gemelar

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Una teoría alternativa para la estructura espiral.

...Este modelo ofrece una nueva visión de la estructura espiral, atribuyéndola a la interacción entre la galaxia y su entorno de materia fantasma. La teoría de Françoise Combe se basa en la interacción entre dos poblaciones: la materia de la galaxia y una masa de hidrógeno frío, indetectable y de origen no especificado. Cabe destacar que un modelo de interacción de dos poblaciones ya había sido sugerido en 1986 en mi cómic Mil Billones de Soles, Ed. Belin.

...Hemos realizado pruebas mediante simulaciones 2D. Ver: J.P. Petit y F. Landsheat: Materia fantasma astrofísica. 6: Estructura espiral. [ En este sitio: Física Geométrica A, 9, 1998.]

...No hace falta duplicar las imágenes. Si es posible, integraremos en el sitio la animación, muy sugerente, que muestra el nacimiento de una galaxia con barra. Tenemos dos regímenes. Primero, una fricción dinámica con un fuerte frenado de la galaxia. La barra se forma muy rápidamente, al igual que los brazos espirales. El frenado se vuelve entonces insignificante. El sistema persiste durante un gran número de vueltas, su fuente siendo el efecto de marea. Ver la secuencia de figuras en el artículo citado. Por supuesto, estos resultados deben tomarse con cautela, ya que se trata únicamente de resultados 2D. Pero nuestros medios de cálculo no nos permiten hacer simulaciones 3D. Si un equipo se ofreciera a continuar el trabajo, estaríamos dispuestos a proporcionarles todas las indicaciones técnicas necesarias.

...En las simulaciones "clásicas", el problema consiste en garantizar la supervivencia de los brazos espirales. El fenómeno, de todos modos, corresponde a una disipación de energía. Los elementos de la galaxia, las "estrellas", adquieren entonces velocidades importantes, lo que provoca la desaparición de la estructura espiral, que debería, por tanto, reconstruirse mediante un nuevo aporte de gas frío, por ejemplo.

...En nuestro modelo parece que el entorno de materia fantasma actúa como una "barreira de potencial" y evita que estos objetos escapen. La galaxia conserva entonces sus brazos espirales durante un gran número de vueltas. Pero esto requeriría una confirmación en 3D.

...Como se mencionó anteriormente, tenemos dos nuevos colaboradores trabajando en estas cuestiones de simulación, y esperamos mucho de estos nuevos trabajos (la secuencia que muestra el nacimiento de los brazos espirales en una galaxia data de 1994...). La potencia de cálculo de los nuevos equipos, accesible a simples particulares, permite "jugar en la cancha de los grandes" con un simple micro. Incluso se puede gestionar un número suficiente de "masas puntuales" con estos sistemas como para representar muy pronto las galaxias tal como son realmente, es decir, con dos "poblaciones", muy diferentes bajo múltiples aspectos:

• La "población I, o población halo", compuesta por estrellas viejas (y cúmulos globulares), cuyas trayectorias se alejan considerablemente del plano ecuatorial.

• La "población II" o población disco, que agrupa dinámicamente estrellas jóvenes y masas variables de gas. Este segundo conjunto de masas se localiza muy cerca del plano ecuatorial de la galaxia. Es en esta población donde se forma la estructura espiral, como una "onda de densidad". Se trata entonces de un fenómeno muy no lineal, que incluso se puede comparar a una "onda de choque".

...Por otro lado, el fenómeno de estructura espiral afecta relativamente poco a la población I, que sin embargo concentra el 90 % de la masa de la galaxia. Será extremadamente interesante poder finalmente acercarse más a la realidad astrofísica al representar la galaxia, no mediante una única población de masas puntuales, sino mediante dos.

La fase radiativa.

Aquí volvemos a los aspectos cosmológicos del modelo. Como se mencionó anteriormente, la solución con inicio lineal (donde R y R* cerca de t = 0 crecen proporcionalmente al tiempo) plantea problemas. Una expansión así sería demasiado suave para garantizar el congelamiento de la nucleosíntesis primordial. Por ello, hemos sido llevados a establecer un vínculo con trabajos anteriores, de 1988-1989, integrados en el sitio:
J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1527
J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1733
J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A4 (1989) 2201
y con:
J.P. Petit: Cosmología de Universos Gemelos: Astronomy and Space Science 226: 273-307, 1995 y [Ver en el sitio: Física Geométrica A, 2.]

...La idea consiste entonces en suponer que las constantes de la física dependen de la densidad de energía. En trabajos anteriores se había demostrado que se podían considerar variaciones conjuntas de las constantes de la física, dejando invariantes todas las ecuaciones de la física (ecuación de campo, Schrödinger, Maxwell, etc.). Sugerimos que un modelo así pueda aplicarse a la fase radiativa, cuando la energía-materia se encuentra principalmente en forma de radiación.

...Al remontarnos hacia el pasado, la densidad de energía-materia aumenta. Al alcanzar el régimen rr >> rm (cuando la densidad de energía-materia en forma de radiación es mucho mayor que la densidad en forma de materia), se obtienen leyes:

...G es la constante de gravitación, m la masa, h la constante de Planck, c la velocidad de la luz y e la carga eléctrica. Tomamos estas magnitudes iguales en ambos universos (sin justificar tal elección).

...Antes de describir este modelo con más detalle, demos su justificación. Como se vio anteriormente, la notable homogeneidad del universo primitivo, reflejada en la radiación de fondo a 2,7°K, era difícil de justificar en un contexto estándar. Por ello, fue necesario añadir a la antigua teoría del Big Bang un nuevo modelo: la inflación. Para los franceses, esta palabra está bastante mal traducida. Viene del verbo inglés to inflate, que significa inflarse. Así, se ve obligado, al precio de hipótesis pesadas, a suponer que el universo habría sufrido una expansión fantástica en su "muy principio". Entonces, su homogeneidad puede justificarse. Pero hay que señalar que es la única justificación observacional del modelo de Linde, de esta teoría de la inflación. El precio a pagar sigue siendo relativamente alto.

...Aquí consideramos que las constantes de la física podrían depender de la densidad de energía materia, más allá de cierto umbral. No es peor que las hipótesis que sustentan la teoría de la inflación, en conjunto. Pero el beneficio es doble:

• Justificamos la homogeneidad del universo primitivo

• Obtenemos una redefinición de la variable tiempo.

...Para la homogeneidad, es bastante sencillo. Vimos que en el modelo estándar, con c constante, todo depende de comparar el horizonte ct con la distancia media entre partículas.

...En esta nueva visión de las cosas, referencias [En este sitio: Física Geométrica A, 3, 1998, figura 17] y [Física Geométrica A, 6, 1998, figura 10], conservando esta variable cronológica t:

...La homogeneidad del medio cósmico está, pues, asegurada en todas las épocas. Esta diferencia se debe al hecho de que la velocidad de la luz c aumenta conforme nos remontamos hacia el pasado. Ver la figura 5 de la referencia [En este sitio: Física Geométrica A, 6, 1998].

** Una observación al pasar**:

...Durante muchos años, fuimos "los locos que se divertían haciendo variar las constantes de la física", un tema de investigación que no fue tomado en serio en Francia, especialmente en los círculos del CNRS. Muchos consideraban la idea completamente absurda "en el...