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우주론적 모형: 쌍둥이 빅뱅. (p.2)

VLS: 우주의 초대형 구조.

...우리의 연구에서 보여주듯이, 두 우주의 결합된 진화는 동일하지 않다. 유령 우주는 더 높은 질량 밀도 r*와 더 높은 온도 T*를 가진다. 우리는 그러한 혼합물에서 결합된 중력 불안정성을 연구하기로 결정했으며, 여기서 상기하자면:

• m은 m을 끌어당긴다 (뉴턴의 법칙)

• m*은 m*을 끌어당긴다 (뉴턴의 법칙)

• m과 m*은 서로 밀어낸다 ("반-뉴턴" 법칙).

중력 불안정성(진스 불안정성)에 관한 몇 마디.

...단일 집단, 즉 질량 m들의 집합을 생각하자. 이 매질은 질량 밀도 r을 가진다. 또한 (평균) 열속도 Vth를 가진다.

...어딘가에 특성 폭이 f인 공간의 일부가 있고, 그곳의 밀도가 더 높다고 가정하자. 그림 (147)을 보라.
(147)

...열속도는 이 질량 집중을 소산시키려는 경향이 있으며, 해당 특성 분산 시간은 다음과 같다:
(148)

...이제 이 열속도가 0이라고 상상하자. 이 덩어리는 붕괴하려는 경향이 있다. 특성 붕괴 시간을 계산할 수 있다:
(149)

...반면에, 어떤 덩어리든 주변 물질을 끌어당기고 성장하려는 경향이 있다. 이 섭동은 특성 강착 시간(특성 붕괴 시간)이 분산 시간보다 작으면 성장할 것이다:
(150)

우리는 특성 길이를 찾는다:
(150-a)

이를 진스 길이라고 부른다.

...폭이 이 특성 진스 길이보다 큰 모든 질량 집중은 성장하여 덩어리를 형성할 것이다. 더 작은 것은 소산될 것이다.

...물질 덩어리가 형성되면, 그 덩어리는 가열되어 내부 압력력을 높인다. 결국 내부 압력이 그 과정을 멈춘다.

...중력 불안정성, 즉 진스 불안정성이 은하, 별 등을 형성한다고 생각할 수 있다. 그러나 그것은 그렇게 단순하지 않다. 예를 들어, 표준 모형에서 t < 500,000년일 때, 혼합된 물질과 복사의 온도는 3000°K보다 높다. 그러면 물질(75% 수소, 25% 헬륨)은 완전히 이온화된다.

...복사, 즉 전자기파는 이온화된 기체를 매우 어렵게 통과한다. 우주비행사가 재진입 과정에 있을 때, 그의 우주선은 몇 분 동안 뜨겁고 완전히 이온화된 기체에 둘러싸인다. 그러면 전자기파가 우주선을 둘러싼 이온화 기체 껍질을 통과할 수 없기 때문에 무선 통신이 불가능하다.

...광선은 전자기파이다. 그것은 속박된 전자가 아니라 자유 전자에 작용한다. 이온화된 기체는 많은 자유 전자를 포함한다. 중성 기체는 전혀 포함하지 않는다. 그렇기 때문에 우주가 뜨겁고 이온화되어 있을 때, 복사와 물질은 강하게 결합된다.

...물질에서 절대 온도 Tm은 열속도의 척도이다:
(150-b)

여기서 k는 볼츠만 상수이다 (k = 1.38 10-23).

다음과 같을 때:

• 물질과 복사가 밀접하게 결합되어 있고

• 복사가 지배적일 때 (표준 모형 t < 500,000년)

그러면:
(150c)

그러나:
(150d)

진스 길이는 다음을 따른다:
(150-e)

...후자는 팽창 과정 R(t) 동안의 질량 보존 요구에 해당한다. 우리는 진스 길이가 R(t)처럼 변한다는 것을 본다. 따라서 우주가 젊을수록, 형성되려는 경향이 있는 덩어리의 크기는 더 작다.

...t < 500,000년일 때 복사는 덩어리 형성을 막는다. 그러나 분리 직후에는 물질 덩어리가 형성될 수 있다. 그 질량을 계산해 보자. 그것은:
(150-f)

...즉, 100,000 태양 질량이다 (구상 성단의 전형적인 질량).

...이 도식에 따르면 구상 성단이 분리 직후 가장 먼저 형성될 것이다. 그러한 성단들의 집합으로 간주되는 은하는 그 후에 나타날 것이고, 그런 식으로 계속될 것이다....

...그러나 이 모든 것은 빠르게 팽창하는 우주에서 일어난다. 우리는 팽창하는 우주에서 중력 불안정성을 기술하기 위해 그것을 계산하는 방법을 모른다. 더욱이, 우리는 팽창하는 우주에서 뉴턴의 법칙을 정의하는 방법을 모른다.

...결론적으로 우리는 은하의 탄생에 관한 여러 도식을 가지고 있다. 어떤 이들은 별이 먼저 형성되고 그다음 은하가 형성된다고 믿는다. 다른 이들은 반대 의견을 가진다...

...계층적 구조라는 이 일반적인 생각을 따라, 사람들은 은하가 은하단(코마, 처녀)으로 조직된다면, 더 큰 규모에서 이 은하단들은 어떤 초은하단에 속해야 한다고 생각했다. 그러나 관측(1977)은 완전히 다른 구조를 가져왔다. 그림 (151)을 보라:
(151)

...은하들은 큰 공동(전형적으로 100광년 크기) 주위에 배열되어 있었다. 매우 큰 규모(VLS)에서 우주는 결합된 비누 방울처럼 보인다. 은하단은 세 개의 "주름"이 교차하는 지점에 해당한다. 그림 (152)를 보라.

...오늘날에도 그러한 구조를 설명하기는 여전히 어렵다. 러시아의 젤도비치의 초기 아이디어를 따라, 멜로는 3차원 수치 시뮬레이션을 수행했다. 그러나 얻어진 세포들은 시간에 따라 안정적이지 않았다. 임시방편적인 차가운 암흑물질 분포로 시스템을 안정화하지 않는 한, 그것들은 빠르게 사라진다.

...물질-반발 유령 물질 모형은 그 현상에 대한 대안적 해석을 제공한다. 우리의 논문을 보라:
J.P.Petit, P.Midy and F.Landsheat : Matter ghost matter astrophysics. 5 : Results of numerical 2d simulations. VLS. About a possible schema for galaxies' formation. Geometrical Physics A, 8, 1998.