双子宇宙 並行宇宙論
| 8 |
|---|
渦巻構造に対する代替理論。
…このモデルは、銀河とその「幽霊物質」環境との相互作用によって渦巻構造が生じるとする、新たな視点を提供する。フランソワーズ・コムブの理論は、二つの物質集団の相互作用に基づいている。すなわち、銀河の物質と、検出不能で低温の水素質量(その起源は明確でない)との間の相互作用である。注目すべきは、1986年に発表された私の漫画『千億の太陽』(ベルン出版)において、すでに二集団間の相互作用モデルが提案されていたことである。
…我々は2次元のシミュレーションを通じて検証を行った。参照:J.P. Petit と F. Landsheat:Matter ghost matter astrophysics. 6 : Spiral structure. [ 本サイト:Geometrical Physics A, 9, 1998.]
…画像の重複は不要である。もしそれが可能であれば、銀河のバー構造の形成を示す非常に示唆的なアニメーションをサイトに統合したい。シミュレーションでは二つの状態が観察される。まず、強い動的摩擦により銀河の回転が急激に遅くなる。その後、バーと渦巻き腕が非常に迅速に形成される。その後、減速はほとんど無視できるほど小さくなる。システムはその後、多数の回転を維持するが、そのエネルギー源は潮汐効果である。詳細は引用論文の図を参照されたい。もちろん、これらの結果は2次元シミュレーションに限られるため、慎重に受け止める必要がある。しかし、我々の計算能力では3次元シミュレーションは不可能である。もし誰かがこの研究を引き継ぎたいというチームが現れれば、必要な技術的詳細をすべて提供する用意がある。
…従来の「古典的」シミュレーションでは、渦巻き腕の持続性を確保することが問題となる。いずれにせよ、この現象はエネルギーの散逸を伴う。銀河の構成要素(「星」)は大きな速度を獲得するため、渦巻き構造が消失する。したがって、この構造は再び低温ガスの供給によって再構成されなければならない。
…一方、我々のモデルでは、「幽霊物質」環境が「ポテンシャル障壁」として機能し、銀河の構成要素が脱出することを防いでいるように見える。その結果、銀河は多数の回転にわたり渦巻き腕を維持する。しかし、この現象は3次元での確認が必要である。
…前述したように、現在、このシミュレーションに関する研究に新たな共同研究者が加わっており、その成果に大きな期待を寄せている(渦巻き腕の形成過程を示すシーケンスは1994年のものである…)。最近の個人向けの高性能コンピュータの計算能力により、単なるマイクロコンピュータでも「一流の研究者たちの競い合う場」に参加できるようになった。このようなシステムでは、十分な数の「質点」を扱うことができ、銀河を実際の姿、すなわち異なる性質を持つ二つの「集団」で表現することが、すでに可能になりつつある。
-
「第I集団」または「ハロー集団」:古くから存在する星(および球状星団)から構成され、軌道が赤道面から大きく逸脱する。
-
「第II集団」または「ディスク集団」:動的に結合された若い星と、変動する量のガス質量からなる。この集団は銀河の赤道面に非常に近い位置に存在する。渦巻き構造は、この集団において「密度波」として形成される。これは非常に非線形な現象であり、むしろ「衝撃波」に類似している。
…一方、渦巻き構造は第I集団には比較的影響が小さい。第I集団は銀河質量の90%を占めているにもかかわらずである。したがって、銀河を単一の質点集団ではなく、二つの集団で表現することで、天体物理学的現実に近づくことが、極めて興味深い。
放射期。
ここでは、モデルの宇宙論的側面に戻る。前述したように、初期に線形解(t = 0付近でRとR*が時間に比例して増加する)を採用すると問題が生じる。このような膨張は、初期核合成の「凍結」を十分に説明できないほど緩やかである。そこで、1988~1989年の以前の研究に接続する必要が生じた。これらの研究は以下の通り、本サイトに掲載されている:
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
および
J.P. Petit : Twin Universe Cosmology : Astronomy and Space Science 226 : 273-307, 1995 and [本サイト:Geometrical Physics A, 2.]
…その考え方は、物理定数がエネルギー密度に依存するという仮定に基づく。以前の研究では、物理定数の同時変化が可能であることが示され、すべての物理方程式(場の方程式、シュレーディンガー方程式、マクスウェル方程式など)が不変のまま保たれることを示した。我々は、このようなモデルが、エネルギー-物質が主に放射の形態をとる「放射期」に適用可能であると提案する。
…過去へ遡るにつれて、エネルギー-物質の密度は増加する。rr >> rm(放射エネルギー密度が物質密度に比べて非常に大きい)となる極限では、以下の法則が得られる:
…Gは重力定数、mは質量、hはプランク定数、cは光速、eは電荷である。両方の宇宙(「葉」)でこれらの量を同一と仮定している(この選択の正当性は示さない)。
…このモデルの詳細を述べる前に、その根拠を示す。前述したように、初期宇宙の極めて均一な性質(2.7Kの背景放射に反映)は、標準的宇宙論では説明が難しい。そのため、従来のビッグバン理論に新たなモデル「インフレーション」を追加せざるを得なかった。フランス語ではこの語はやや不適切に訳されている。英語の「inflate」は「膨張する」を意味し、宇宙が「最初の瞬間」に驚くべき膨張を経験したと仮定する必要がある。その結果、初期宇宙の均一性が説明可能になる。しかし、このモデルの観測的根拠は、リンデの理論においては唯一のものである。その代償は依然として大きい。
…ここでは、物理定数が物質エネルギー密度に依存する可能性を、ある閾値を超えた場合に想定する。インフレーション理論の仮定よりも悪くはない。しかし、その利点は二重である:
-
初期宇宙の均一性が説明可能になる
-
時間変数の再定義が可能になる
…均一性の説明は簡単である。標準モデルでは、定数cの下で、光の到達距離ct(視界)と粒子間の平均距離を比較することで、均一性が決まる。
…この新しい視点では、参照 [本サイト:Geometrical Physics A, 3, 1998, 図17] および [Geometrical Physics A, 6, 1998, 図10] に従い、時間変数tを保持する:
…したがって、宇宙のすべての時代において、宇宙空間の均一性が保たれる。この違いは、過去へ遡るにつれて光速cが増加するという点に起因する。 参照図:[本サイト:Geometrical Physics A, 6, 1998] の図5。
一言補足:
…長年にわたり、我々は「物理定数を変化させる遊び」に没頭していた「変人」であった。フランスでは、特にCNRSの中枢において、この研究テーマはまったく真剣に扱われなかった。多くの人々は、このアイデアを「まったく非現実的」と感じていた。「…」