estructura espiral Materia fantasma materia astrophysics.6:
Spiral structure.(p10)
- Impacto de los diferentes parámetros.
Como se mencionó anteriormente, los valores de los parámetros son precisos. Alejarse demasiado de ellos, y la estructura espiral ya no aparecerá. No se alcanzará ningún equilibrio. Intentamos calcular varias simulaciones alrededor de estos ajustes óptimos. Resumamos aquí nuestra experiencia empírica:
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La frecuencia epicíclica determina el número de brazos. Un valor w = 1 da una estructura de dos brazos, mientras que w = 2 da cuatro brazos. Cuando está entre dos números enteros, la estructura espiral se vuelve muy incierta.
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La proporción de masa negativa a masa positiva m controla la curvatura de los brazos. La estructura del ejemplo anterior corresponde a m = 3.
Por debajo de m = 3, el halo es inestable y se disipa antes de que aparezca una estructura espiral. Esto significa que el proceso disipativo (fricción dinámica) calienta la materia positiva, la cual escapa a través del halo.
Para valores superiores a 3, la galaxia se vuelve cada vez más compacta. Aparece una rueda de dirección alrededor de 5. Una galaxia espiral con barra completa esta estructura. Para mayores proporciones de masa m, el cúmulo está demasiado comprimido y no parece haber estructura espiral viable (aunque, como se señaló anteriormente, esto podría ser un artefacto debido al número relativamente bajo de puntos).
Los diferentes esquemas de galaxias se han dibujado en la figura 15, en función de la proporción de masa. Los impactos de los parámetros y (relacionados con las velocidades térmicas) no han sido explorados.
Fig. 17:** Diseño grand design esquemático versus proporción de masa** .
- Conclusión.
Estos resultados parecen interesantes, pero tenemos que ser modestos por varias razones. En primer lugar, trabajamos con simulaciones 2D, no con simulaciones 3D. Estrictamente hablando, esto no describe el comportamiento de puntos de masa ubicados en un plano, inmersos en su propio campo gravitacional, sino el comportamiento de "cuerdas" que interactúan a través de fuerzas gravitacionales (y anti-gravitacionales). Esto se debe a la forma de la ecuación de Poisson (36), que se refiere a un medio tridimensional. Solo podemos esperar que las simulaciones completamente 3D, aplicadas a un sistema plano, con movimientos en z, proporcionen resultados similares.
Supongamos que así sea. Este modelo sugiere un nuevo mecanismo que impulsaría la estructura espiral de las galaxias. Encontramos dos regímenes. En primer lugar, la fricción dinámica frena el núcleo central. Luego, el proceso de resonancia gravitacional impulsa al sistema y los brazos se forman debido a efectos de marea. No se disipan por efectos térmicos, como en otros trabajos (el halo negativo actúa como un obstáculo y evita su disipación). Estas estructuras permanecen estables durante un número impresionante de vueltas (50). De hecho, su origen es bastante diferente. Encontramos barras, diseños de rueda de dirección. Parece una forma prometedora de explorar.
Por otro lado, esta "galaxia 2D" no tiene gas. Básicamente, está compuesta por 10.000 "estrellas" o "grupos de estrellas". La interacción con el segundo conjunto de 10.000 objetos (cuya naturaleza no está especificada, excepto que tienen masa negativa) proporciona un efecto no lineal, un patrón espiral. Si pudiéramos agregar algo de gas a este sistema, con masa positiva (una orden de magnitud menor que la masa del "material estelar": 10.000 objetos con masa positiva), y cuyos elementos tuvieran una menor velocidad térmica, este gas debería rotar más rápido, para equilibrar la fuerza gravitacional y compensar el efecto débil de su propia presión. Este gas debería reaccionar al campo no homogéneo debido al "conjunto de estrellas" y mejorar la estructura espiral. Si la diferencia de velocidad entre el gas y el material estelar fuera grande en todas partes, esto produciría un patrón de ondas de choque espiral, como se observa. Si este programa pudiera lograrse, podríamos obtener una descripción más realista de una galaxia.
Referencias
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[2] PETIT J.P. : Cosmología del universo gemelo. Astrofísica y Ciencia del Espacio ,.....(1995), 35 páginas, aceptado 8 th fe. 1995. Para publicarse pronto (preimpreso adjunto)
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[11] A.Toomree, Ann. Rev. Astronom. Astrophys. 15 (1977) 437
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[13] A.Toomree Astrophys. J. 158 (1969) 89
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[21] R.Adler , M.Bazin & M.Schiffer : Introducción a la relatividad general. Mc Graw Hill 1975 p. 122-123
[22] J.P.Petit y P.Midy : Materia oscura repulsiva. Goemetrical Physics A , **3 **, marzo 1998.
Agradecimientos :
Este trabajo es apoyado por el CNRS francés y por la empresa A. Dreyer Brevets et Développement.
Depositado en sobre sellado en la Academia de Ciencias de París, 1998.
Comentarios.
Este trabajo data de 1994. Solo fue posible gracias a Frédéric Landsheat, quien en ese momento era estudiante en el centro alemán de física de partículas aleman DAISY tenía acceso a un gran sistema. Se realizó completamente de manera clandestina. Cuando, tras defender su tesis sobre los sistemas de adquisición de datos, él ganó otro centro, esta actividad fue interrumpida. Desde esa fecha no se ha realizado ningún trabajo adicional y no hemos logrado interesar a los investigadores franceses, con los medios de cálculo adecuados, en este tema de investigación.
Si un equipo, en Francia o en el extranjero, quisiera reanudar estos estudios exploratorios, estaríamos muy contentos. Este trabajo fue enviado a muchas revistas de publicación con comité de revisión, siempre acompañado del video mostrando el nacimiento de la galaxia con barra, sin embargo muy sugerente. Pero ninguna lo sometió a un revisor, contentándose con respuestas estereotipadas como:
- Lo sentimos, no publicamos trabajos especulativos.
Este ensayo es solo un boceto muy grosero. Una galaxia no es, lejos de ello, un sistema reducible a una sola población de puntos-masa. Además, el fenómeno de la estructura espiral no afecta a toda la galaxia, sino principalmente al gas interestelar, la población I siendo mucho menos sensible al fenómeno. Por lo tanto, sería necesario considerar simulaciones con dos poblaciones, describiendo la galaxia en sí misma. También sería necesario representar la galaxia tal como su confinamiento por la materia fantasma, si este modelo es válido, es decir, rodeada de materia repulsiva y relativamente caliente.
Los parámetros que modulan las condiciones iniciales son numerosos. Relación de las densidades medias, velocidad de agitación en los dos medios, perfil de densidades en la galaxia, perfil de velocidades. El paso al 3D plantea el problema de la potencia de los sistemas actuales, insuficiente...