スパイラル構造 物質の幽霊物質 宇宙物理学.6:
スパイラル構造。(p10)
- 異なるパラメータの影響。
以前に述べたように、パラメータの値は鋭く定義されています。それらから離れすぎると、スパイラル構造はもはや現れなくなります。平衡に達することもできません。私たちはこれらの最適な設定の周辺でいくつかのシミュレーションを計算してみました。ここでは私たちの経験を要約します：
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エピサイクローニック周波数は腕の数を決定します。w = 1の場合、2本の腕の構造になりますが、w = 2の場合には4本の腕になります。整数の間にある場合、スパイラル構造は非常に不安定になります。
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負の質量と正の質量の比mは腕の曲率を制御します。前の例の構造はm = 3に対応します。
m < 3のとき、ハローは不安定で、スパイラル構造が現れる前に崩れます。これは、減速過程（動的摩擦）によって正の物質が加熱され、ハローを通じて逃げ出すためです。
3よりも高い値では、銀河はどんどんコンパクトになります。5の周辺にはハンドルのような構造が現れます。バー付きスパイラルがこの構造を完成させます。より高い質量比mでは、クラスターが過度に圧縮され、スパイラル構造は実現不可能に見える（ただし、先ほど述べたように、これは比較的少ないポイント数によるアーティファクトである可能性があります）。
異なる銀河の模式図は図15に示されています。パラメータと（熱速度に関連する）の影響はまだ調査されていません。
図. 17:** スケーマティックなグランドデザインと質量比** .
- 結論 .
これらの結果は興味深いものですが、いくつかの理由から控えめである必要があります。まず、私たちは2次元のシミュレーションを行っており、3次元のシミュレーションではありません。厳密に言えば、これは平面に配置された質量点の挙動を記述するものではなく、「文字通りの文字列」の挙動を記述するものです。これらは重力（および反重力）の力によって相互作用しています。これは式(36)のポアソン方程式の形式に起因します。これは3次元媒体を参照しています。私たちは、平面系に適用される完全な3次元シミュレーションが、同じ結果をもたらすことを願うしかありません。
仮にそうであると仮定した場合、このモデルは銀河のスパイラル構造を駆動する新しいメカニズムを示唆しています。私たちは2つの状態を見出しました。まず、動的摩擦によって中心コアが減速します。その後、重力共鳴プロセスがシステムを駆動し、潮汐効果によって腕が形成されます。これらは他の研究で見られるように熱効果によって散逸しません（負のハローがバリアとして働き、それらの散逸を防ぎます）。これらの構造は驚くほど多くの回転数にわたって安定しています（50回）。実際、それらの起源はかなり異なります。バー、ハンドルデザインなどを発見します。これは探索するための有望な方法です。
一方で、この「2次元銀河」にはガスがありません。基本的に、10,000の「星」または「星のグループ」から構成されています。2番目の10,000の対象（その性質は明確にされていませんが、負の質量を持つことが分かっています）との相互作用により、非線形効果としてスパイラルパターンが生じます。もし、このシステムに正の質量を持つガス（「星の物質」の質量より1桁小さい：10,000の正の質量を持つ対象）を追加し、その要素が低い熱速度を持つようにすれば、ガスは重力の力を打ち消し、自らの圧力効果を補うためにより速く回転するはずです。このガスは「星の集団」による非一様な場に反応し、スパイラル構造を強化するはずです。もしガスと星の物質の速度差がどこでも大きくあれば、観測されているようなスパイラル衝撃波パターンが生じるでしょう。このような計画が実現できれば、銀河のより現実的な記述が可能になります。
参考文献
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謝辞 :
この研究はフランスCNRSおよびA. Dreyer Brevets et Développement社によって支援されています。
パリ科学アカデミーに封印された形で提出されました、1998年。
コメント。
この研究は1994年に作成されました。これは当時ドイツ粒子物理センターDAISYに在籍していたフローレンス・ランズヘートが大きなシステムにアクセスできたため可能になりました。これは完全に秘密裏に行われました。彼がデータ取得システムに関する博士論文を発表し、別のセンターに移った後、この活動は中止されました。それ以来、追加の作業は行われていませんし、フランスの研究者たちにこの研究テーマに興味を持ってもらうことはできませんでした。
もしフランスまたは海外の研究チームがこれらの探索的研究を再開したいと考えているなら、私たちは非常に喜びます。この研究は多くの査読付き出版物に提出され、銀河のバー付き構造の出現を示す映像が常に添えられました。しかし、どの雑誌も査読者を送りつけることなく、次のような標準的な返答にとどまりました：
- すみません、私たちは予測的な研究は掲載しません。
この試みは非常に粗いスケッチに過ぎません。銀河は、遠くないところに単一の質量ポイントの集団に還元できるようなシステムではありません。また、スパイラル構造の現象は銀河全体に影響を与えるのではなく、主に銀河間ガスに影響を与えるものです。第1種の対象はこの現象に対してはるかに敏感ではありません。したがって、銀河自体を記述する2つの対象を含むシミュレーションを行うべきです。また、もしこのモデルが有効であるなら、銀河が幽霊物質によってどのように閉じ込められているかを示すような形で銀河を表現することが必要です。つまり、反発性の物質に囲まれており、相対的に高温であるような形です。
初期条件を調整するパラメータは多数あります。平均密度比、2つの媒体での乱雑な速度、銀河内の密度プロファイル、速度プロファイル。3次元への移行は現在のシステムの性能が不十分であるという問題を引き起こします...