struktur spiral

struktur spiral Materi bayangan materi astrofisika.6:

Struktur spiral. (hal. 10)

10. Dampak dari parameter-parameter berbeda.

Seperti disebutkan sebelumnya, nilai-nilai parameter sangat tajam. Jika terlalu jauh dari nilai-nilai tersebut, struktur spiral tidak akan muncul lagi. Tidak akan tercapai keseimbangan. Kami mencoba melakukan beberapa simulasi di sekitar pengaturan optimal ini. Mari kita ringkas pengalaman empiris kami di sini:

• Frekuensi episiklik menentukan jumlah lengan. Nilai w = 1 menghasilkan struktur dua lengan, sedangkan w = 2 menghasilkan empat lengan. Ketika berada di antara dua bilangan bulat, struktur spiral menjadi sangat tidak pasti.

• Rasio massa negatif terhadap massa positif m mengendalikan kelengkungan lengan. Struktur contoh sebelumnya sesuai dengan nilai m = 3.

Di bawah m = 3, halo menjadi tidak stabil dan terdispersi sebelum struktur spiral muncul. Artinya, proses perpindahan energi (gesekan dinamis) memanaskan materi positif, yang kemudian melarikan diri melalui halo.

Untuk nilai di atas 3, galaksi akan semakin kompak. Bentuk seperti roda kemudi muncul sekitar nilai lima. Spiral berbatang melengkapi struktur ini. Untuk rasio massa yang lebih tinggi, gugus menjadi terlalu tertekan dan tampaknya tidak ada struktur spiral yang layak (namun, seperti yang disebutkan sebelumnya, ini bisa jadi artefak akibat jumlah titik yang relatif rendah).

Berbagai skema galaksi digambarkan pada Gambar 15, terhadap rasio massa. Dampak parameter dan (yang terkait dengan kecepatan termal) belum dieksplorasi.

Gambar 17: Desain besar skematis versus rasio massa.

11. Kesimpulan.

Hasil ini tampak menarik, tetapi kita harus tetap rendah hati karena beberapa alasan. Pertama, kami menggunakan simulasi 2D, bukan simulasi 3D. Secara ketat, ini tidak menggambarkan perilaku titik massa yang berada dalam bidang datar, terendam dalam medan gravitasi mereka sendiri, melainkan perilaku "tali" yang berinteraksi melalui gaya gravitasi (dan anti-gravitasi). Hal ini disebabkan oleh bentuk persamaan Poisson (36), yang merujuk pada medium tiga dimensi. Kami hanya bisa berharap bahwa simulasi 3D penuh, yang diterapkan pada sistem datar dengan gerakan arah z, akan memberikan hasil serupa.

Misalkan itu terjadi. Model ini mengusulkan mekanisme baru yang mendorong struktur spiral galaksi. Kami menemukan dua kondisi. Pertama, gesekan dinamis memperlambat inti pusat. Kemudian proses resonansi gravitasi mendorong sistem dan membentuk lengan, karena efek pasang surut. Mereka tidak terdispersi akibat efek termal, seperti dalam penelitian lain (halo negatif berperan seperti penghalang dan mencegah dispersi mereka). Struktur ini tetap stabil selama jumlah putaran yang sangat besar (50). Faktanya, asal-usulnya sangat berbeda. Kami menemukan struktur batang, desain seperti roda kemudi. Tampaknya ini merupakan pendekatan menjanjikan untuk dieksplorasi lebih lanjut.

Di sisi lain, "galaksi 2D" ini tidak memiliki gas. Secara dasar, terdiri dari 10.000 "bintang" atau "kelompok bintang". Interaksi dengan himpunan kedua 10.000 objek (yang sifatnya tidak diperjelas, kecuali memiliki massa negatif) menghasilkan efek non-linier, membentuk pola spiral. Jika kita bisa menambahkan gas ke sistem ini, yang memiliki massa positif (satu orde lebih rendah dibanding massa "material bintang": 10.000 objek dengan massa positif), dan elemen-elemennya memiliki kecepatan termal yang lebih rendah, gas ini harus berputar lebih cepat agar menyeimbangkan gaya gravitasi dan mengkompensasi kelemahan efek tekanan sendiri. Gas ini akan bereaksi terhadap medan tidak seragam akibat "kumpulan bintang" dan memperkuat struktur spiral. Jika kontras kecepatan antara gas dan materi bintang cukup besar di seluruh wilayah, ini akan menghasilkan pola gelombang kejut spiral, seperti yang diamati. Jika program semacam ini dapat diwujudkan, kita bisa mendapatkan deskripsi galaksi yang lebih realistis.

Referensi

[1] PETIT J.P.: Efek massa yang hilang. Il Nuovo Cimento B Vol. 109 Juli 1994, hlm. 697-710 [2] PETIT J.P.: Kosmologi alam semesta kembar. Astrophysics and Space Science, ..... (1995), 35 halaman, diterima 8 Februari 1995. Segera diterbitkan (prinip terlampir) [3] Infeld Phys.Rev. 68 (1945) hlm. 250-272 [4] Lévy-Leblond J.M. "Apakah Big Bang benar-benar dimulai?" Ann. J. Phys. 58 (1990) hlm. 156-159 [5] Misner "Waktu nol mutlak" Phys. Rev. 186 (1969) hlm. 1328-1333 [6] Duke "Prinsip maksimum dan invariansi terhadap transformasi satuan". Phys. Rev 125 (1961) hlm. 2163-2167 [7] B. Lindblad, Handbuch der Physik, 53, (1959) 21 [8] C.C. Lin dan F.H. Shu: Astrophysics and Gen. Relat. Vol.2 Gordon and Breach Sc. Publ. 1971, hlm. 235 [9] Toomree A. (1981) Struktur dan dinamika galaksi normal. Cambridge University Press, hlm. 111 [10] Toomree A. dan Toomree J. (1972) Astrophys. J. 178, 623 [11] A. Toomree, Ann. Rev. Astronom. Astrophys. 15 (1977) 437 [12] E. Athanassoula: Spiral dan batang yang didorong oleh pasangan. Simposium Internasional Astronomi n° 146 (1991) [13] A. Toomree Astrophys. J. 158 (1969) 89 [14] R.H. Miller dan B.F. Smith, Astrophys. J. 277 (1979) 785 [15] F. Hohl, Astrophys. Sp. Sc. 14 (1971) 91 [16] Holmberg E. (1941) Astrophys. J. 94, 385 [17] B. Sundelius dan K.J. Donner: Galaksi yang berinteraksi, Dinamika Galaksi Cakram (1991) Sundelius ed. hlm. 195 [18] S. Engström: Kecepatan fitur dalam simulasi numerik, Dinamika Galaksi Cakram (1991) Sundelius ed. hlm. 332 [19] A. Toomree Ann. Rev. Astron. Astrophys. 15 (1977) 437. [20] S. Chapman dan T.G. Cowling: Teori matematika gas tidak seragam. Cambridge University Press (1970) [21] R. Adler, M. Bazin & M. Schiffer: Pengantar relativitas umum. Mc Graw Hill 1975 hlm. 122-123 [22] J.P. Petit dan P. Midy: Materi gelap tolak-menolak. Fisika Geometris A, 3, Maret 1998.

Ucapan Terima Kasih :

Karya ini didukung oleh CNRS Prancis dan oleh perusahaan A. Dreyer Brevets et Développement. Diserahkan dalam amplop tersegel ke Akademi Ilmu Pengetahuan Paris, 1998.

Komentar.

Karya ini berasal dari tahun 1994. Karya ini hanya dimungkinkan karena Frédéric Landsheat, yang saat itu mahasiswa di pusat fisika partikel Jerman DAISY, memiliki akses ke sistem besar. Kegiatan ini dilakukan secara sembunyi-sembunyi. Ketika, setelah menyelesaikan disertasinya tentang sistem pengumpul data, ia pindah ke pusat lain, kegiatan ini dihentikan. Tidak ada pekerjaan tambahan yang dilakukan sejak saat itu, dan kami belum berhasil menarik perhatian para peneliti Prancis yang memiliki sumber daya komputasi yang sesuai terhadap topik penelitian ini.

Jika suatu tim, di Prancis atau di luar negeri, ingin melanjutkan studi eksploratif ini, kami akan sangat senang. Karya ini telah diajukan ke berbagai jurnal publikasi dengan dewan peninjau, selalu disertai film yang menunjukkan munculnya galaksi berbatang, meskipun sangat menarik. Namun, tidak satu pun dari mereka mengirimkannya ke peninjau, hanya memberikan jawaban stereotip seperti:

• Maaf, kami tidak menerbitkan karya spekulatif.

Esai ini hanyalah kerangka kasar. Galaksi bukanlah sistem yang dapat direduksi hanya menjadi satu populasi titik massa. Di samping itu, fenomena struktur spiral tidak memengaruhi seluruh galaksi, tetapi terutama gas antarbintang, sementara populasi I jauh lebih tidak peka terhadap fenomena ini. Oleh karena itu, perlu dipertimbangkan simulasi dengan dua populasi, yang menggambarkan galaksi itu sendiri. Juga perlu merepresentasikan galaksi seperti halnya kandungan oleh materi bayangan, jika model ini valid, yaitu dikelilingi oleh materi tolak-menolak dan relatif panas.

Parameter yang mengatur kondisi awal sangat banyak. Rasio densitas rata-rata, kecepatan agitasi di dua medium, profil densitas dalam galaksi, profil kecepatan. Pergeseran ke 3D menimbulkan masalah kekuatan sistem saat ini, yang tidak mencukupi.

Apa yang harus diambil dari studi semacam ini?

• Skenario pembentukan galaksi spiral, di mana fenomena ini bersifat permanen dan bukan "transien", seperti dalam teori Françoise Combe. Struktur yang terbentuk cukup cepat, kemungkinan besar sejak awal pembentukan galaksi itu sendiri.

• Ketahanan struktur semacam ini selama jumlah putaran yang besar. Kita tahu bahwa model lain menghadapi kesulitan mempertahankan struktur spiral ini. Ini adalah fenomena dissipatif, baik pada fase awal yang menggambarkan gesekan dinamis maupun pada fase berikutnya yang didominasi efek pasang surut. Pada fase awal, saat terjadi perlambatan, momentum sudut yang hilang oleh galaksi ditransfer ke materi bayangan di sekitarnya. Setelah itu, transfer ini tetap sangat kecil.

• Kehadiran materi bayangan membentuk penghalang potensial di bagian luar, di mana daya tolaknya paling kuat (seperti dalam kandungan galaksi, yang memungkinkan kecepatan tinggi di tepi, lihat artikel Repulsive dark matter, Geometrical Physics A, 3). Ini bisa menjelaskan tidak terlepasnya titik massa yang dipercepat oleh proses dissipatif.

• Menarik untuk dicatat bahwa dengan sedikit mengubah kondisi awal (terutama rasio massa yang terlibat), struktur spiral berubah menjadi bentuk seperti roda kemudi berbatang, yang khas dalam pengamatan galaksi.

• Dalam penelitian selanjutnya, kami akan meneliti efek fluktuasi bersama metrik, yang berdampak pada perubahan rasio massa tampak dari dua spesies. Ketika massa tampak materi bayangan berkurang, kandungan terganggu dan galaksi terurai. Kami telah mensimulasikan fenomena ini pada tahun 1994 dan mendapatkan gambar galaksi tidak teratur (namun tidak bisa dikatakan ada "galaksi tidak teratur jenis tertentu"). Peningkatan massa tampak materi bayangan, jika tampaknya dapat bertanggung jawab atas fenomena QSO dan galaksi Seyfert karena pengaruhnya terhadap gas antarbintang, juga bisa, jika berlangsung cukup lama, mengubah "roda kemudi berbatang" menjadi galaksi spiral, dengan lengan yang "terbuka" secara perlahan.

Sayang sekali bahwa penelitian yang begitu menarik, yang bisa menjadi topik tesis banyak, dibiarkan terbengkalai.