双子宇宙
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宇宙の大規模構造
…もし第二の宇宙が私たちの宇宙の膨張を妨げられ、減速しているとすれば、その密度 r* はより高い値を維持し、温度も同様に高いままになる。そこで、二つの自己引力を持つが互いに反発し合う集団からなる系における重力不安定性を検討することにする。
…理論によれば、より密度が高いものが最も速く、最も強く反応する。その結果、重力不安定性によって「幽霊物質」の塊が形成される。
…では、重力不安定性とは何か？これはすでに述べたジェインズ卿が初めて研究した現象である。
…密度が r で、その要素が熱運動速度 Vth を持つ媒質を考え、密度の摂動が成長するか、あるいは消散するかを検討しよう。ある場所に直径 f の過密度が形成されたと仮定する。
…熱運動は自然にこの摂動を拡散させようとする。その時間はどれくらいか？それは
…f の距離を原子が移動するのにかかる時間に等しく、つまりその塊が直径を2倍にするのにかかる時間でもある。
…熱運動の速度がゼロであると仮定しよう。原子同士は互いに引き合う。この塊は自らに落ち込む傾向を持つ。その収縮に要する時間を計算することはできる。実際、自らに崩壊する「ほこりの雲」はビッグバンの逆の様相を呈する：
…この二つの時間を比較する。
…収縮時間の方が熱運動による自己分散時間より短い場合、摂動が凝縮する。
…直径が特性長さ、すなわちジェインズ長 Lj 以上の摂動は増幅され、塊（クラップ）となる物質の凝集体を生じる。
…この「塊」が形成されると、物質は圧縮され、加熱される。圧力の力が増大し、最終的にプロセスを止める。
…これを「重力不安定性」または「ジェインズ不安定性」と呼ぶ。
標準モデルに照らして考えれば、
- よくある話だ。ビッグバンの後、宇宙は膨張を続け、冷却する。重力不安定性の実現により、銀河や星の誕生シナリオを構築できる。
…もし本当にそれほど単純なら、すでに実現されているはずだ。実際、銀河の誕生に関する理論モデルは存在しない。一部の研究者は、星団が最初に形成され、その後銀河、そして星ができたと考える。他方、逆の主張も存在する。
…さらに、すべての現象はまだ非常に激しく膨張している宇宙の中で起こっている。非常に高い赤方偏移を持つ銀河の観測から、これらは非常に古く（銀河内の最も古い星の年齢によって確認された）非常に初期の天体であることがわかる。しかし、これらを理論的に扱うことはできない。
だが、わかっていることは二つある。
1：物質のガスが「光子のガス」と強く結合している間、つまり宇宙がイオン化したままの間は、重力不安定性は働き得ない。なぜなら、光子は原子から離れた自由電子よりも、原子核周囲を回る電子とより強く相互作用するからである。光子は、それ自身「ガス」として振る舞う。宇宙の膨張に伴い、このガスも物質と同様に膨張し、独自の圧力、すなわち「放射圧」を持つ。物質と光子が強く結合している間、イオン化ガスが収縮しようとするとき、そのガスは光子ガスを引きずり込む。
- だが光子は光速で移動する！有限のサイズのガス塊が光子を「閉じ込め」られるとはどうして可能なのか？
…「閉じ込め」とは、このガス塊内では光子が常に吸収され、再放出されるということである。吸収・再放出の繰り返しにより、光子はこのガス塊から抜け出すのが極めて困難になる。この意味で光子は閉じ込められている（太陽の中心から発せられた光子が、表面に到達するまでに非常に困難かつ遅く移動するのと同じ原理である）。
…宇宙が50万年未満のとき、放射はイオン化ガス塊の中に閉じ込められ、塊の形成を試みる可能性があるが、放射圧がまだ高すぎて凝縮を許さない。
結論：標準モデルによれば、宇宙は t = 50万年まで均一または準均一である。何かが起こるのは、それ以降である。
2：星が銀河に集まり、銀河がさらに大規模構造を形成している。一部の銀河はさらに集まり、数千個の個体からなる銀河団（コンア銀河団、ビルゴ銀河団）を形成する。当初は、この構造がさらに大きなスケールで続くと考えられ、超銀河団（銀河団の銀河団）の存在が提唱された。
…しかし観測結果はまったく異なるものだった。実際、銀河は「泡状構造」を形成している。銀河団はこのような分布における「節点」にすぎない。以下は1977年の観測データの解析結果である。
…このように、銀河は非常に大規模なスケール（Very Large Structure）において、直径が数億光年程度の巨大な空洞の周囲に分布している。
…別のアプローチとして、研究者たちは、均一な物質分布（当然、一つの宇宙において）からこのような構造を再現しようと試みた。初期の理論は、平面状の摂動の成長（ゼルドビッチの「パンケーキ」）であった。しかし結果は期待に反し、コンピュータシミュレーションでは確かにいくつかの細胞状構造が得られたが、熱運動によってすぐに消散してしまった。現在までに、このような構造の形成を説明する説得力のある理論は存在しない。唯一、冷たい暗黒物質を用いて「強化」することで、それらの構造の相対的な持続性を保つことはできるにすぎない。
…このような点質量の分布を幾何学的に解釈する方法もある。通常の物質が、幽霊物質の塊によって押し出されているという図式である。これはすでに上記で示した。
…テントの杭の先端が丸いと仮定する。その杭の先端がどれだけ丸いかによって、幽霊物質の塊の広がりが変わる。逆に、杭の先端が鋭いほど、塊の広がりは小さくなる。無限に鋭い杭に対応するのは、正の曲率が集中する領域、すなわち「ポジコン」領域である。
…ここでは、次の節に続くモデルを提示する。
../../bons_commande/bon_global.htm
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