2
De grote schaalstructuur van het universum.
Als het tweede universum zijn uitbreiding tegenwerkt door ons, vertraagd, zijn dichtheid
r
- blijft daarop een hogere waarde, evenals zijn temperatuur. Dan besluit men het gravitatie-onstabiele gedrag te bestuderen in een systeem bestaande uit twee populaties, zelfaantrekkend, maar die elkaar wederzijds afstoten.
Volgens de theorie reageert de dichtste het snelst en het meest krachtig. Het zal door gravitatie-onstabiliteit, conglomeraat van ghost matter vormen.
Wat is de gravitatie-onstabiliteit, voor het eerst bestudeerd door Sir James Jeans, al genoemd.
Beschouw een medium dat een dichtheid r heeft en waarvan de elementen een bepaalde thermische bewegingssnelheid Vth hebben en probeer de groei of verdwijning van mogelijke dichtheidsperturbaties te bestuderen. We nemen aan dat er ergens een overdichtheid is ontstaan met een diameter
f
.
De thermische beweging zal deze perturbatie natuurlijk willen verdrijven. In hoeveel tijd? In een tijd die ongeveer gelijk is aan
Dat is de tijd die een atoom nodig heeft om de afstand
f
te doorlopen, dus ook de tijd die dit klompje nodig heeft om zijn diameter te verdubbelen.
Stel dat de thermische beweging nul is. Deze atomen trekken elkaar aan. Dit klompje zal tendentie hebben om op zichzelf te vallen. Het is mogelijk om de tijd te berekenen die nodig is voor het inkrimpen. In feite lijkt een "stofwolk" die op zichzelf in elkaar stort op het Big Bang, maar omgekeerd:
We vergelijken dan deze twee tijden.
Er zal condensatie van een perturbatie plaatsvinden als de accretietijd kleiner is dan de zelfverdelingstijd, onder invloed van de thermische beweging.
Perturbaties met een diameter groter dan een karakteristieke lengte, de Jeans-lengte Lj, zullen groeien en condensaten, conglomeraat van materie (clumps) vormen.
Wanneer dit "klompje" materie ontstaat, wordt de materie samengeperst, verwarmd. De drukkrachten nemen toe en eindigen door het proces te stoppen.
We noemen dit
gravitatie-onstabiliteit
of
Jeans-onstabiliteit
.
Met betrekking tot het standaardmodel, zou men kunnen zeggen:
- Goed. Na het Big Bang, zal het universum, in uitbreiding, afkoelen, en de toepassing van de gravitatie-onstabiliteit zal me toelaten om een scenario te ontwikkelen voor de vorming van sterrenstelsels en sterren.
Als het zo eenvoudig was, zou het al gedaan zijn. In werkelijkheid hebben we geen model voor de vorming van sterrenstelsels. Sommigen "geloven" dat sterrenhoop eerst gevormd zijn, daarna sterrenstelsels, en dan sterren. Anderen verdedigen het omgekeerde.
Bovendien gebeurt dit alles in een universum dat nog steeds sterk uitbreidt. De detectie van sterrenstelsels met een zeer hoge roodverschuiving toont aan dat het om zeer oude objecten gaat (bevestigd door de leeftijd van de oudste sterren in het sterrenstelsel). We weten dit niet theoretisch te beheren.
Maar we weten twee dingen:
1: Deze gravitatie-onstabiliteit kan haar rol niet spelen zolang het gas van materie sterk gekoppeld blijft aan het "fotonengas", zolang het universum geïoniseerd blijft. Immers de fotonen interageren sterker met vrije elektronen (die uit atomen zijn ontsnapt) dan met elektronen die om kern draaien.
De fotonen vormen op hun manier "een gas". Tijdens de uitbreiding verandert dit gas, net als de materie, en heeft zijn eigen druk of
stralingsdruk
. Wanneer materie en fotonen sterk gekoppeld zijn, wanneer een stuk geïoniseerd gas probeert te krimpen, trekt het dat fotonengas mee.
- Maar de fotonen gaan
met de lichtsnelheid! Hoe kan een stuk gas van eindige grootte "fotonen opsluiten"?
Opsluiten, bedoeld. In dit stuk gas worden de fotonen continu opgenomen en weer uitgestraald. Met de snelheid van deze opname-uitstraling hebben de fotonen veel moeite om dit gas te verlaten. In die zin zijn ze gevangen (en hetzelfde geldt voor de fotonen die in het binnenste van de zon worden uitgestraald, die langzaam en met veel moeite naar de oppervlakte komen).
Wanneer het universum jonger is dan 500.000 jaar, is niet alleen de straling gevangen in de geïoniseerde gaswolken die pogingen doen om klompen te vormen, maar is de stralingsdruk nog steeds te hoog om deze condensaties toe te laten.
Conclusie: homogeniteit van het universum, of quasi-homogeniteit tot t = 500.000 jaar, volgens het standaardmodel. Als er iets gebeurt, gebeurt dat daarna.
2: Er zijn sterren, verzameld in sterrenstelsels, die zelf een structuur vormen op grote schaal. Sommige sterrenstelsels vormen zelf weer groepen (Coma-cluster, Virgo-cluster) van duizenden individuen. In het begin dacht men dat dit zich zou voortzetten op een grotere schaal en dat men de idee van superclusters, clusters van clusters, zou ontwikkelen.
De waarnemingen hebben iets volledig anders aan het licht gebracht. In werkelijkheid zijn de sterrenstelsels verdeeld in wat men "zeepbellen" zou kunnen noemen. De sterrenstelselgroepen zijn slechts de "knopen" van zo'n verdeling. Hieronder is het resultaat van de analyse van waarnemingen (1977).
Zo zijn de sterrenstelsels verdeeld, op zeer grote schaal (Very Large Structure), rond grote lege bellen waarvan de karakteristieke diameter ongeveer honderd miljoenen lichtjaar is.
Door een andere aanpak hebben onderzoekers geprobeerd dergelijke structuren te reconstrueren, uitgaande van een uniforme verdeling van materie (natuurlijk in één universum). De oorspronkelijke theorie was die van de groei van vlakke perturbaties, in plakjes (de "pancakes" van Zel'dovitch). Maar de resultaten bleken teleurstellend. Computer simulaties gaven inderdaad enkele cellen, maar deze verdwenen snel door thermische beweging. Momenteel bestaat er geen overtuigende theorie voor de vorming van dergelijke structuren. Ten minste lukt het om hun bestaan, tijdelijk, te waarborgen door ze te "versterken" met "koude donkere materie".
Er is een geometrische manier om deze verdeling van massa-punten te interpreteren: gewone materie wordt afgestoten door conglomeraat van ghost materie, een tekening die al eerder is gegeven.
We beschouwen een oppervlak dat overeenkomt met een doek op een tentpilaar, met een afgeronde uiteinde. Opmerkelijk genoeg, hoe afgeronder de uiteinden van onze pilaars zijn, hoe groter het ghost materie klompje zal zijn. Tegengestelde situatie als deze pilaars scherper zijn. In de limiet van oneindig scherpe pilaars zouden positieve krommingen corresponderen: aan punten van gecentreerde positieve kromming.
Geef hier een ander model, dat overeenkomt met de volgende sectie.
Vorige pagina
Volgende pagina
Inhoud van deze map
Wetenschap inhoud
Terug naar Nieuwigheden
Aantal bezoeken aan deze pagina sinds 13 juni 2005
: