struttura a spirale Materia fantasma materia astrophysics.6:
Spiral structure.(p10)
- Impatto dei diversi parametri.
Come menzionato in precedenza, i valori dei parametri sono stretti. Andare troppo lontano da essi, e la struttura a spirale non apparirà più. Non si raggiungerà alcun equilibrio. Abbiamo provato a calcolare diverse simulazioni intorno a questi parametri ottimali. Riassumiamo qui la nostra esperienza empirica:
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La frequenza epiciclica determina il numero di bracci. Un valore w = 1 dà una struttura a due bracci, mentre = 2 dà quattro bracci. Quando si trova tra due interi, la struttura a spirale diventa molto incerta.
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Il rapporto tra massa negativa e positiva m controlla la curvatura dei bracci. La struttura dell'esempio precedente corrisponde a = 3.
Sotto = 3, l'alone è instabile e si disperde prima che appaia una struttura a spirale. Questo significa che i processi dissipativi (attrito dinamico) riscaldano la materia positiva, che fugge attraverso l'alone.
Per valori superiori a 3, la galassia diventa sempre più compatta. Un "manubrio" appare intorno a cinque. Una spirale barrale completa questa struttura. Per rapporti di massa più elevati, il gruppo è troppo sotto pressione e non sembra esserci alcuna struttura a spirale sostenibile (ma, come è stato notato in precedenza, potrebbe trattarsi di un artefatto dovuto al numero relativamente basso di punti).
Le diverse configurazioni galattiche sono state disegnate nella figura 15, in funzione del rapporto di massa. Gli effetti dei parametri e (relativi alle velocità termiche) non sono stati esplorati.
Fig. 17:** Progetto grand design schematico rispetto al rapporto di massa** .
- Conclusione.
Questi risultati sembrano interessanti, ma dobbiamo essere modesti per diversi motivi. Innanzitutto, ci occupiamo di simulazioni 2D, non 3D. Parlando rigorosamente, questo non descrive il comportamento di punti di massa, situati in un piano, immersi nel loro campo gravitazionale, ma il comportamento di "stringhe" che interagiscono attraverso forze gravitazionali (e anti-gravitazionali). Questo deriva dalla forma dell'equazione di Poisson (36), che si riferisce a un mezzo tridimensionale. Possiamo solo sperare che simulazioni completamente 3D, applicate a un sistema piatto, con movimenti in z, forniscono risultati simili.
Supponiamo che lo facciano. Questo modello suggerisce un nuovo meccanismo che spiegherebbe la struttura a spirale delle galassie. Troviamo due regimi. Prima, l'attrito dinamico rallenta il nucleo centrale. Poi, il processo di risonanza gravitazionale guida il sistema e i bracci si formano, a causa degli effetti di marea. Non si dissipano per effetti termici, come in altri lavori (il alone negativo agisce come un ostacolo e impedisce la loro dissipazione). Queste strutture rimangono stabili per un numero impressionante di giri (50). In effetti, la loro origine è molto diversa. Troviamo barre, disegni a manubrio. Sembra essere un modo promettente per esplorare.
D'altro canto, questa "galassia 2D" non ha gas. In sostanza, è composta da 10.000 "stelle" o "gruppi di stelle". L'interazione con il secondo insieme di 10.000 oggetti (la cui natura non è specificata, tranne che hanno una massa negativa) fornisce un effetto non lineare, un modello a spirale. Se potessimo aggiungere del gas in questo sistema, con massa positiva (un ordine di grandezza inferiore alla massa del "materiale stellare": 10.000 oggetti con massa positiva), i cui elementi avrebbero una velocità termica più bassa, questo gas dovrebbe ruotare più velocemente, per bilanciare la forza gravitazionale e compensare l'effetto debole della propria forza di pressione. Questo gas reagirebbe al campo non omogeneo, dovuto agli "insiemi di stelle" e rafforzerebbe la struttura a spirale. Se il contrasto di velocità tra il gas e il materiale stellare fosse grande ovunque, produrrebbe un modello di onde d'urto a spirale, come osservato. Se un tale programma potesse essere realizzato, potremmo ottenere una descrizione più realistica di una galassia.
Riferimenti
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Ringraziamenti :
Questo lavoro è stato sostenuto dal CNRS francese e dall'azienda A. Dreyer Brevets et Développement.
Deposito in busta chiusa all'Accademia delle Scienze di Parigi, 1998.
Commenti.
Questo lavoro risale al 1994. È stato reso possibile solo grazie a Frédéric Landsheat, che allora era studente al centro tedesco di fisica delle particelle tedesco DAISY aveva accesso a un grande sistema. È stato effettuato interamente in modo clandestino. Quando, dopo aver sostenuto la sua tesi sui sistemi di acquisizione dati, è andato in un altro centro, questa attività è stata interrotta. Nessun lavoro aggiuntivo è stato effettuato da allora e non siamo riusciti a interessare i ricercatori francesi, disponendo dei mezzi di calcolo adatti, a questo tema di ricerca.
Se un team, in Francia o all'estero, volesse riprendere questi studi esplorativi, ne saremmo molto felici. Questo lavoro è stato inviato a molte riviste di pubblicazione con comitato di lettura, accompagnato ogni volta dal filmato che mostra la nascita della galassia barrale, pur essendo molto suggestivo. Ma nessuna di esse lo ha sottoposto a un referee, limitandosi a risposte stereotipate del tipo:
- Ci dispiace, non pubblichiamo lavori speculativi.
Questo tentativo è solo uno schizzo molto grezzo. Una galassia non è, lontano dall'essere, un sistema riducibile a una sola popolazione di punti-massa. Inoltre, il fenomeno della struttura a spirale non colpisce l'intera galassia, ma principalmente il gas interstellare, la popolazione I essendo molto meno sensibile al fenomeno. Sarebbe quindi necessario considerare simulazioni con due popolazioni, che descrivono la galassia stessa. Sarebbe inoltre necessario rappresentare la galassia come si presenta con il suo confinamento dalla ghost matter, se questo modello è valido, cioè circondata da materia repulsiva e relativamente calda.
I parametri che modulano le condizioni iniziali sono numerosi. Rapporto delle densità medie, velocità di agitazione nei due mezzi, profilo delle densità nella galassia, profilo delle velocità. Il passaggio al 3D pone il problema della potenza dei sistemi attuali, insufficiente...