estructura en espiral Materia fantasma astrofísica.6: Estructura en espiral. (p6)
Fig. 10-b) : Su distribución asociada de masa negativa.
. Fig. 10-c : Superposición de las dos. Distribución ss.
F. Lhandseat mostró que esta distribución de masas positivas y negativas conjugadas era estable durante un gran número de tiempos de Jeans.
- Introducción de la rotación.
Era tentador intentar dar un movimiento de rotación al grupo central de masas positivas. Pero entonces, no existían soluciones analíticas en 2D. F. Lhanseat decidió introducir empíricamente la siguiente curva de rotación inicial (que tiende a una rotación corporal sólida en el centro y a cero en la periferia):
Fig. 11 : Perfil de la curva de rotación inicial
La fuerza centrífuga tiende a destruir la estabilidad del sistema. Si queremos equilibrar la fuerza centrífuga, podemos reducir la fuerza de presión (velocidad térmica en el subsistema de masas positivas en rotación) o aumentar el efecto de confinamiento aumentando m. Pero, como mostró F. Lhandseat, el aumento de este parámetro produce un artefacto debido al relativamente bajo número de puntos. Si intentamos equilibrar la fuerza centrífuga con m > 5, la estructura en halo y el cúmulo se cruzan. Entonces, el halo se transforma en cúmulo y viceversa.
La explicación es la siguiente. Los dos conjuntos: cúmulo y halo, no pueden asimilarse a masas continuas de gas. Son simplemente conjuntos limitados de puntos. Debido a su acción repulsiva, el halo (auto-atrayente) tiende a comprimir el cúmulo (el grupo de masas positivas y el halo de masas negativas se repelen mutuamente). Se puede comparar con un tamiz que actúa sobre patatas hervidas. Un tamiz tiene agujeros.
Fig. 12-a : El tamiz, con agujeros pequeños, equilibra la presión debida al peso de las patatas hervidas.
La eficacia del proceso de compresión depende del diámetro de estos agujeros. Si es pequeño, nuestro tamiz esférico confina eficazmente la masa central de "patatas hervidas". Si los agujeros son demasiado grandes, las patatas hervidas pasarán a través del tamiz, como sugieren las figuras 12-a y 12-b.
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Fig. 12-b : Cuando los agujeros son demasiado grandes, el tamiz no puede retener las patatas hervidas: pasan a través.
Si reducimos el número de puntos involucrados en la simulación, el valor máximo de m se vuelve más pequeño, ya que los "agujeros" en esta distribución de materia negativa se hacen más grandes. Aquí alcanzamos un límite fundamental de esta simulación numérica, debido a este artefacto. Con solo 2 × 10 000 puntos, si m excede 5, el cúmulo atraviesa el halo y se disipa. Con un mayor número de puntos, se podría haber obtenido un efecto de confinamiento más fuerte, pero el límite fundamental de nuestra máquina no lo permitió.
En cualquier caso, F. Lhandseat ajustó empíricamente las condiciones y observó que los resultados parecían buenos cuando la velocidad de rotación característica (el valor máximo) era aproximadamente diez veces más pequeña que la velocidad térmica promedio en el cúmulo (subsistema de masas positivas), lo que significaba que la energía de rotación era menor que la energía de presión. En términos físicos, la fuerza gravitacional estaba principalmente equilibrada por la fuerza de presión, no por la fuerza centrífuga. Bajo estas condiciones, el valor de la frecuencia epicíclica era = 1.