universo gemello astrofisica e cosmologia
Materia fantasma materia astrofisica. 5 : Risultati di simulazioni numeriche 2D.
VLS. Riguardo a uno schema possibile per la formazione delle galassie (p10).
Lente gravitazionale positiva e negativa. Fig.5 :** Analogia con l'ottica.** Fig.6 :** Effetto sullo sfondo.** Ciò creerebbe, per grandi spostamenti verso il rosso, un'apparenza di abbondanza di galassie nane. Secondo Peebles, è proprio ciò che si osserva. Classicamente, gli astrofisici pensano che quando l'universo era più giovane, per una ragione non specificata, si fossero formate per prime galassie nane. Poi sarebbero apparsi oggetti più massicci, per "cannibalismo galattico". Il presente modello rappresenterebbe un'interpretazione alternativa a questo aspetto delle osservazioni a grande spostamento verso il rosso.
Se esistessero, quale potrebbe essere la struttura di questi ammassi di materia fantasma? Possiamo solo ipotizzare. In ogni caso, secondo noi tutto si formerebbe simultaneamente: la VLS, i clump e le galassie. Il fatto di trattare il problema come abbiamo fatto, cioè partendo da "condizioni iniziali" calcolate "dopo l'espansione", è in sé un'aberrazione. Sarebbe necessario poter gestire tutti i fenomeni congiuntamente. Ma non sappiamo come affrontare questo problema (in ogni caso, dal 1994, da quando Frédéric Landsheat non ha più a disposizione un grande sistema informatico, non abbiamo più mezzi di calcolo).
Se potessimo farlo, forse potremmo costruire un modello più coerente della formazione e dell'evoluzione possibile di tali ammassi. In questo articolo abbiamo proposto un modello di formazione delle galassie: proprio perché la materia sarebbe compressa in lastre, potrebbe espellere energia in modo molto efficace tramite radiazione. Diventando improvvisamente instabile, si condenserebbe in proto-galassie. La materia fantasma circostante verrebbe spinta nello spazio intergalattico, dove eserciterebbe immediatamente una pressione contraria su queste giovani galassie (effetto di massa mancante). Ma la sua temperatura relativamente elevata le conferirebbe, in questi luoghi, un'omogeneità sufficiente da non creare, per lente gravitazionale negativa, effetti notevoli. Ricordiamo che l'effetto lente gravitazionale è nullo quando la materia attraversa un mezzo omogeneo, indipendentemente dalla sua densità.
Sarebbe estremamente interessante simulare, anche solo in 2D, le interazioni tra galassie localizzate in queste lacune di materia fantasma (che ovviamente le accompagnano nel loro moto). Logicamente, se queste galassie si avvicinassero abbastanza e le lacune venissero a contatto, ciò faciliterebbe la loro fusione (merging). Vedi lo schema suggerito nella figura 7.
Proposta di uno schema di merging di due galassie.
Se la materia, dopo aver subito questa compressione in lastre sottili, è riuscita a dare origine a galassie, grazie alla possibilità di raffreddarsi efficacemente, non sarebbe lo stesso per gli ammassi, più compatti, forse sferoidali. In linea di principio, e ciò verrà esaminato in altri articoli, non ci sarebbe una differenza di natura tra materia e materia fantasma. Entrambe sarebbero costituite da nuclei, protoni, neutroni, elettroni, atomi, più tutte le corrispondenti antiparticelle (nell'articolo [15] si dimostra che la dualità materia-antimateria vale anche nell'universo fantasma). Ma per descrivere un tale mezzo, sarebbe necessario avere qualche chiarimento sulla nucleosintesi primordiale in atto nella materia fantasma, cioè poter descrivere con una certa precisione la sua fase radiativa. Potrebbe quindi essere composta da idrogeno ed elio derivati da questa nucleosintesi primordiale, in quantità incommensurabile.
Si potrebbe allora paragonare questi ammassi a immense proto-stelle. La quantità di calore, per una stessa temperatura, è proporzionale al cubo del raggio dell'oggetto e la superficie emittente al quadrato. Qual sarebbe quindi il tempo di raffreddamento di tali ammassi? Forse molto maggiore dell'età dell'universo. Così, questo gas primordiale dell'universo fantasma non avrebbe mai potuto espellere abbastanza calore per mezzo della radiazione da contrarsi fino a raggiungere la temperatura necessaria perché inizi la fusione (almeno 700.000 gradi).
Si può quindi ipotizzare che l'universo fantasma non contenga elementi più pesanti dell'elio, a causa della mancanza di stelle in cui poterli generare. Questi ammassi sarebbero, per un viaggiatore che si avventurasse in questo anti-mondo, semplicemente enormi masse di gas che emettono nella regione rossa e infrarossa.
Ma in altri lavori suggeriremo che le stelle di neutroni che hanno raggiunto la massa critica potrebbero espellere materia nell'universo fantasma, creando un ponte ipertorico, in modo "dolce", oppure attraverso trasferimenti più bruschi, ad esempio provocati dalla fusione di un sistema binario composto da due stelle di neutroni che orbitano intorno a un centro di gravità comune. Sappiamo (studi di Thibaud-Damour) che l'emissione di onde gravitazionali rallenta il loro moto di rotazione. Tali fusioni sembrano quindi inevitabili.
Tali trasferimenti arricchirebbero quindi l'universo fantasma di elementi pesanti. Precisiamo che tutto ciò al momento è pura congettura. Supponiamo che durante un trasferimento brusco la maggior parte della massa venga espulsa nell'universo fantasma, dove rimarrebbe, al posto della stella di neutroni che semplicemente sarebbe diventata una stella di neutroni fantasma. Nel caso di un'espulsione continua di materia, attraverso questo "eccesso", questa si disperderebbe nell'universo fantasma, venendo poi respinta dalla stella di neutroni che ne è originata, rimasta invece nel nostro universo. Questo processo disperderebbe quindi elementi pesanti in ogni angolo dell'universo fantasma.
