universi gemelli cosmologia gemellare

universi gemelli cosmologia gemellare

Una teoria alternativa per la struttura a spirale.

...Questo modello offre una nuova visione della struttura a spirale, attribuendola all'interazione tra la galassia e il suo ambiente di materia fantasma. La teoria di Françoise Combe si basa sull'interazione tra due popolazioni: la materia della galassia e una massa di idrogeno freddo, indetectabile e di origine non specificata. Da notare che un modello di interazione a due popolazioni era già stato suggerito nel 1986 nella mia serie a fumetti Mille Miliardi di Soli, Ed. Belin.

...Abbiamo effettuato prove attraverso simulazioni 2D. Vedi: J.P. Petit e F. Landsheat: Matter ghost matter astrophysics. 6: Spiral structure. [ Su questo sito: Geometrical Physics A, 9, 1998.]

...Non è necessario duplicare le immagini. Se possibile, integreremo sul sito l'animazione, molto suggestiva, che mostra la nascita di una galassia barrata. Abbiamo due regimi. Innanzitutto una frizione dinamica con un forte rallentamento della galassia. La barra si forma molto rapidamente, così come i bracci a spirale. Il rallentamento diventa poi trascurabile. Il sistema persiste quindi per un gran numero di giri, la sua fonte essendo l'effetto di marea. Vedi la successione delle figure nell'articolo citato. Naturalmente, questi risultati devono essere accolti con cautela, poiché si tratta solo di risultati 2D. Ma i nostri mezzi di calcolo non ci permettono di fare simulazioni 3D. Se un gruppo si offrisse di prendere il testimone, saremmo ben disposti a fornire tutte le indicazioni tecniche necessarie.

...Nelle simulazioni "classiche" il problema è garantire la sopravvivenza dei bracci a spirale. Il fenomeno, comunque, corrisponde a una dissipazione di energia. Gli elementi della galassia, le "stelle", acquisiscono quindi velocità elevate, il che porta alla scomparsa della struttura a spirale, che dovrebbe quindi essere ricostruita da un nuovo apporto di gas freddo, ad esempio.

...Nel nostro modello sembra che l'ambiente di materia fantasma funga da "barriera di potenziale" e impedisca a questi oggetti di allontanarsi. La galassia conserva quindi i suoi bracci a spirale per un gran numero di giri. Ma ciò richiederebbe una conferma in 3D.

...Come accennato in precedenza, abbiamo due nuovi collaboratori al lavoro su queste questioni di simulazione e speriamo molto da questi nuovi lavori (la sequenza che mostra la nascita dei bracci a spirale in una galassia risale al 1994...). La potenza di calcolo dei nuovi hardware, accessibili anche a semplici privati, permette di "giocare nella corte dei grandi" con un semplice micro. Si può persino gestire un numero sufficiente di "punti massa" con questi sistemi da poter rappresentare molto presto le galassie come sono veramente, cioè con due "popolazioni", molto diverse sotto diversi aspetti:

• La "popolazione I", o popolazione alone, costituita da stelle vecchie (e ammassi globulari), le cui traiettorie si discostano sensibilmente dal piano equatoriale.

• La "popolazione II", o popolazione disco, che raggruppa dinamicamente stelle giovani e masse di gas di varia entità. Questo secondo insieme di masse si localizza molto vicino al piano equatoriale della galassia. È in questa popolazione che si forma la struttura a spirale, come "onda di densità". Si tratta quindi di un fenomeno molto non lineare, che si può addirittura assimilare a un' "onda d'urto".

...Al contrario, il fenomeno della struttura a spirale influenza relativamente poco la popolazione I, che tuttavia contiene il 90% della massa della galassia. Sarà estremamente interessante poter finalmente avvicinarsi più da vicino alla realtà astrofisica rappresentando la galassia non con una singola popolazione di punti massa, ma con due.

La fase radiativa.

Qui torniamo agli aspetti cosmologici del modello. Come accennato in precedenza, le soluzioni con partenza lineare (dove R e R* vicino a t = 0 crescono proporzionalmente al tempo) presentano problemi. Un'espansione di questo tipo sarebbe troppo dolce per garantire il congelamento della nucleosintesi primordiale. Siamo quindi stati indotti a collegare questi risultati con lavori precedenti, datati 1988-1989, integrati nel sito:
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
e con:
J.P. Petit: Twin Universe Cosmology: Astronomy and Space Science 226: 273-307, 1995 e [Vedi sul sito: Geometrical Physics A, 2.]

...L'idea consiste nel supporre che le costanti della fisica dipendano dalla densità di energia. Nei lavori precedenti si era dimostrato che variazioni congiunte delle costanti della fisica potevano essere considerate, lasciando invariate tutte le equazioni della fisica (equazione del campo, Schrödinger, Maxwell, ecc.). Suggeriamo che un tale modello possa applicarsi alla fase radiativa, quando energia e materia si trovano principalmente sotto forma di radiazione.

...Quando si risale nel passato, la densità di energia-materia aumenta. Si giunge, quando rr >> rm (quando la densità di energia-materia sotto forma di radiazione è molto maggiore della densità sotto forma di materia), a leggi:

...G è la costante gravitazionale, m la massa, h la costante di Planck, c la velocità della luce ed e la carica elettrica. Si assumono queste grandezze uguali nei due fogli (senza giustificare una scelta del genere).

...Prima di descrivere più dettagliatamente questo modello, forniamo la sua giustificazione. Come visto in precedenza, l'eccezionale omogeneità dell'universo primordiale, tradotta dall'omogeneità del fondo cosmico a 2,7 K, era difficile da spiegare in un contesto standard. È quindi stato necessario aggiungere alla vecchia teoria del Big Bang un nuovo modello: l'inflazione. Per i francesi, questa parola è abbastanza mal tradotta. Deriva dal verbo inglese to inflate, che significa gonfiarsi. È quindi necessario, a costo di ipotesi pesanti, supporre che l'universo abbia subito un'espansione fantastica nel suo "inizio". In tal modo la sua omogeneità può essere giustificata. Ma va notato che è l'unica giustificazione osservativa del modello di Linde, di questa teoria dell'inflazione. Il prezzo da pagare rimane relativamente alto.

...Qui consideriamo che le costanti della fisica possano dipendere dalla densità di energia materia, oltre un certo valore soglia. Non è peggiore delle ipotesi che sottendono la teoria dell'inflazione, in definitiva. Ma il vantaggio è doppio:

• Giustifichiamo l'omogeneità dell'universo primordiale

• Otteniamo una ridefinizione della variabile tempo.

...Per l'omogeneità, è abbastanza semplice. Abbiamo visto che nel modello standard, con c costante, tutto dipende dal confronto tra l'orizzonte ct e la distanza media tra le particelle.

...In questa nuova visione delle cose, riferimenti [Su questo sito: Geometrical Physics A, 3, 1998, figura 17] e [Geometrical Physics A, 6, 1998, figura 10], mantenendo questa variabile cronologica t:

...L'omogeneità del mezzo cosmico è quindi garantita a tutte le epoche. Questa differenza deriva dal fatto che la velocità della luce c cresce man mano che si risale nel passato. Vedi la figura 5 del riferimento [Su questo sito: Geometrical Physics A, 6, 1998].

** Una nota a margine**:

...Per parecchi anni siamo stati "gli scienziati pazzi che si divertivano a far variare le costanti della fisica", un tema di ricerca che in Francia non era stato preso affatto sul serio, in particolare nei circoli del CNRS. Molti trovavano l'idea perfettamente assurda "nella ..."