6
유리 렌즈와의 유사성은 비교적 잘 맞는다. 양의 질량 M은 광선을 수렴시키고, 질량 M*는 광선을 발산시킨다:
광학적 유사성:
발산 렌즈를 통해 점무늬 벽지(패턴)를 관측할 때, 더 많은 수의 더 작게 보이는 물체를 관찰할 수 있다. 그러나 그들의 밝기는 감소한다(즉, "표현된 위성 등급"이 감소한다):
우주론적으로 말해, 유령 물질의 덩어리가 발산 렌즈처럼 작용한다면, 적색편이가 큰 은하의 위성 등급은 감소할 것이며, 그 수는 증가해야 한다.
이 효과를 평가하려면 유령 물질 덩어리의 지름을 알아야 하는데, 이는 어렵다. 만약 그들이 형성된다면, 그들이 어떤 형태로 변할지 미리 알 수 없다. 초거대 은하로 진화할 수 있는가?
만약 이들 덩어리가 "거대한 빈 공간"의 중심에 위치한다면, 평균적으로 서로 1억 광년 떨어져 있다. 그러나 원거리 배경에 미치는 영향은 그들의 지름 f에 크게 좌우된다.
참고:
J.P. Petit, P. Midy 및 F. Landsheat: 유령 물질의 천체물리학. 5: 2차원 수치 시뮬레이션 결과. VLS. 은하 형성에 대한 가능한 모델에 관하여. [
이 사이트에서: 기하학적 물리학 A,
8
, 1998, 3절, 식(23) 및 그림 18.
]
어쨌든, 이러한 물체가 존재한다면, 적색편이가 큰 경우에 많은 수의 소형 은하처럼 보이게 할 것이다. 실제로 우리가 관측하는 것도 바로 이와 같다 (P.J.E. Peebles: 물리 우주론의 원리, 프린스턴 물리학 시리즈, 1993). 전통적인 해석은 소형 은하가 먼저 형성된 후, 융합, 은하의 포식(합병)을 통해 더 큰 구조로 진화한다는 것이다.
우리의 모델은 적색편이가 큰 은하의 소형화 현상을 다른 방식으로 설명할 수 있다.
은하의 탄생에 대한 이론으로 나아가기.
이는 새로운 시나리오이며, 그 모든 함의를 탐구해야 할 것이다.
현재 해결되지 않은 주요 어려움은, 우주 팽창 현상과 다양한 구조의 형성 현상을 동시에 다루는 것이다. 지금까지는 두 현상을 동시에 다루는 방법을 알지 못하고 있다.
그럼에도 불구하고, 가정적인 시나리오를 제시해 보자. 유령 물질의 덩어리가 먼저 형성되어, 즉시 물질에 강한 반압을 가할 수 있다. 이로 인해 물질은 가열될 것이다. 위에서 언급한 논문을 참조하라 [
이 사이트에서: 기하학적 물리학 A,
8
, 1998, 4절, 그림 19, 20, 21.
]
천체물리학에서, 어떤 물체가 응축되거나 뭉쳐지면 온도가 상승한다. 예를 들어 원시 항성의 경우가 그렇다. 이는 중력적 위치 에너지를 운동 에너지(열 진동 속도)로 전환하는 과정과 같다. 압력은 밀도와 온도의 곱(p = n k T)과 같다. 따라서 압력이 증가하고 붕괴를 저항하게 된다. 원시 항성은 "점화"되기 전에는 태양계 크기의 구형 기체로, 약 수천 도의 온도를 가지며 적외선으로 복사한다. 이 형태로는 나중에 핵융합 반응에서 에너지를 얻을 때보다 더 많은 에너지를 방출한다. 복사는 표면에서 일어난다. 따라서 에너지를 방출해야만 수축할 수 있고, 중심부 온도를 높여 핵융합 과정을 시작할 수 있다(최소 70만 도).
물체의 밀도가 높아지면 복사 효율은 떨어진다. 동일한 온도에서 열 에너지는 반지름의 세제곱에 비례하고, 복사 면적은 반지름의 제곱에 비례한다.
반면, 판은 최적의 복사체이다. 유령 물질 덩어리가 우리 물질을 밀어내면서, 이 물질은 "비누방울의 벽"처럼 판 형태로 압축될 것이다. 위에서 언급한 논문과 그림을 참조하라.
계산은 필요하지만, 이 기하학적 구조는 강한 복사 냉각을 가능하게 하며, 이는 중력 불안정성에 대한 매질의 불안정성을 초래할 수 있다(이 중력 불안정성 문제에 대해서는, 내 만화 '천억 개의 태양' (Belin 출판사, 8 rue Férou, Paris 75006) 또는 'CD-Lanturlu'에서 참고할 수 있음).
이후 물질은 원시 은하로 분열하려는 경향을 보일 것이다. 즉시 유령 물질은 가능한 공간으로 침투하게 되고, 유령 물질의 빈 공간 안에 은하가 자리 잡는 구조로 이어진다. 이는 은하가 음의 질량이 있는 우주에 존재할 경우와 동일한 구조를 제공한다(소리외의 가정). 음의 질량이 있는 은하 주변의 구조를 다시 살펴보자.
소리외가 제안한 시나리오에 따르면, 음의 질량은 서로 밀어낸다. 이 조건에서는 우주의 대규모 구조를 설명하지 못한다.
은하의 제약에 대한 설명.
결과적으로, 유령 물질이 은하에 반압을 가하여 그 제약을 보장하는 구조를 얻게 된다. 이는 은하 내부에 다크 물질이 존재한다는 전통적 해석의 대안이 된다.
참고:
J.P. Petit 및 P. Midy: 반발하는 다크 물질. [
이 사이트에서: 기하학적 물리학 A,
3
, 1998, 2절
]. 그러나 구형 은하도 존재한다. 따라서 이들은 유령 물질의 균일한 분포 속에서 같은 기하학적 형태의 공극에 자리 잡게 될 것이다(우리보다 더 뜨거운 물질이라는 점을 상기하자). 이러한 공극은 제약 구조가 될 수 있는가?
이것은 과연 가우스 정리와 모순되지 않는가?
물리학을 공부하는 모든 학생은, 전기적으로 균일하게 충전된 구면이 있을 때, 내부의 전기장은 0이라는 것을 안다. 따라서 구형 공극 내부에서 생성된 중력장은 각 층이 차례로 더해지는 것으로 생각할 수 있으며, 각 층은 기여가 0이다.
이것은 매우 명백해 보인다. 그러나 이 정리는 중력이 모든 거리에서 1/r²에 비례한다는 전제에 기반한다. 특히 무한한 거리에서도 말이다.
뉴턴 장은 그린 정리를 적용하여 포아송 방정식을 얻는다:
DY = 4πGρ
아인슈타인의 장 방정식은, 작은 거리, 약한 곡률, 거의 정적(우주론적으로), 그리고 빛의 속도보다 낮은 속도에서 뉴턴 법칙과 포아송 방정식을 제공한다.
이 방정식은 균일한(ρ = 상수)이고 무한한 물질 분포를 다룰 수 있는가? 지금까지는 이를 전제로 해왔다. 그러나 이 경우 모순에 빠진다. 구형 대칭을 가정하고, 좌표계의 원점 O에서 살펴보자. 포아송 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있다:
여기서 r은 반지름 방향 거리이고, Y는 중력 포텐셜이며, 이로부터 중력장 g(구형 대칭에서 반지름 방향)가 유도된다.
이 방정식은 r ≠ 0일 때 Y = 상수인 해를 가지지 않는다. 따라서 중력이 존재한다는 것이며, 이는 모순처럼 보인다. 각 입자가 주변 입자들로부터 인력 작용을 받는다면, 합력은 0이어야 하기 때문이다.
이 해는 다음과 같다:
이 점 O를 중심으로 한 중력장은 0이 아니며, 다음과 같이 주어진다:
이 중력장은 0이 아니며, r이 증가함에 따라 무한대에 접근한다.
이러한 분포 속에 둘러싸인 입자-표본은 이 점 O로 떨어지려는 경향을 가진다.
이전 페이지
다음 페이지
이 문서의 목차로 돌아가기 "쌍생 우주론"
과학 목차로 돌아가기