6
De analogie met een glas lens is redelijk goed. Een positieve massa M zorgt voor convergentie van de stralen. Een massa M* zorgt voor divergentie:
Analogie met de optica:
Wanneer men behang met stippen door een divergerende lens bekijkt, kan men een groter aantal objecten waarnemen, met een kleinere schijnbare diameter. Maar hun helderheid neemt af (hun "schijnbare magnitude"):
Cosmologisch gezien zouden conglomeraten van ghost materie, die fungeren als divergerende lenzen, de magnitude van sterrenstelsels met hoge roodverschuiving moeten verlagen, terwijl hun aantal wordt vermenigvuldigd.
Om het effect te beoordelen zou men de diameter van de ghost materie conglomeraten moeten kennen, wat lastig is. Als ze zich vormen, weten we a priori niet wat ze kunnen worden. Vormen ze zich tot hyperreus grote sterrenstelsels?
Als men ze in het centrum van de "grote lege bellen" plaatst, liggen ze gemiddeld op een afstand van honderd miljoen lichtjaar van elkaar. Maar hun invloed op het verre achtergrondbeeld hangt sterk af van hun diameter f.
Zie:
J.P. Petit, P. Midy en F. Landsheat: Matter ghost matter astrophysics. 5 : Results of numerical 2d simulations. VLS. About a possible schema for galaxies' formation. [
Op deze site: Geometrical Physics A,
8
, 1998, sectie 3, uitdrukking (23) en figuur 18.
]
Ongeacht de details, als deze objecten bestaan, zouden ze de indruk moeten wekken van een groot aantal kleine sterrenstelsels bij hoge roodverschuiving. En dat is precies wat we waarnemen (P.J.E. Peebles: Principles of Physical Cosmology, Princeton Series in Physics, 1993). De klassieke interpretatie is dat kleine sterrenstelsels eerst ontstaan en vervolgens grotere objecten vormen door fusie, galactisch cannibalisme (merging).
Ons model biedt een alternatieve verklaring voor dit fenomeen van kleine sterrenstelsels bij hoge roodverschuiving.
Naar een theorie van de geboorte van sterrenstelsels.
Het gaat hier om een nieuw scenario dat alle implicaties moet worden onderzocht.
De grote moeilijkheid, die nog niet is opgelost, is het tegelijkertijd behandelen van zowel de kosmische expansie als de vorming van structuren. Momenteel weten we niet hoe we beide tegelijk kunnen hanteren.
Laten we toch een hypothetisch scenario schetsen. De klontjes ghost materie zouden zich eerst kunnen vormen en onmiddellijk een sterke tegen-druk uitoefenen op de gewone materie, die hierdoor zou opwarmen. Zie het genoemde artikel [
Op deze site: Geometrical Physics A,
8
, 1998, sectie 4, schema’s 19, 20 en 21.
]
In de astrofysica stijgt de temperatuur van een object zodra het zich condenseert. Dit is bijvoorbeeld het geval bij proto-sterren. Dit komt overeen met een omzetting van gravitationele (potentiële) energie in kinetische energie (thermische beweging). De druk is de dichtheid maal de temperatuur (p = n k T). De druk neemt toe en weerstaat daarmee de instorting. Een proto-ster, voordat hij "aangaat", is een sferoïdale gasmassa van enkele duizenden graden, van de grootte van ons zonnestelsel, die uitstraalt in het infrarood. In deze vorm straalt ze zelfs meer energie uit dan later, wanneer ze die uit fusiereacties haalt. Het is haar oppervlak dat uitstraalt. Ze moet haar energie "uitsweeten". Anders zou ze niet kunnen inkrimpen, haar kerntemperatuur kunnen verhogen en het fusieproces kunnen starten (minimaal 700.000 graden).
De compactheid van het object maakt het geen goede straler. Bij gelijke temperatuur is de thermische energie evenredig met het derde macht van de straal, terwijl de uitstralende oppervlakte evenredig is met het kwadraat.
Daarentegen is een plaat de optimale straler. Door onze materie te verdringen zouden conglomeraten van ghost materie deze materie in platen (de wanden van de "zeepbelletjes") kunnen comprimeren. Zie het genoemde artikel en figuren hierboven.
De berekeningen moeten worden uitgevoerd, maar men kan veronderstellen dat deze geometrie een intensief radiatief afkoelen mogelijk maakt, dus een onstabiele situatie ten opzichte van gravitationele instabiliteit (voor deze problemen van gravitationele instabiliteit zie mijn strip Mille Milliards de Soleils, Ed. Belin, 8 rue Férou, Paris 75006, of op de "CD-Lanturlu").
De materie zou dan gaan fragmenteren in proto-sterrenstelsels. Onmiddellijk zou ghost materie zich verspreiden in de beschikbare ruimte en zouden we een schema krijgen van sterrenstelsels die in leemtes van fantasma-materie zijn geplaatst. Dit geeft hetzelfde patroon als dat verkregen door aanwezigheid van negatieve massa’s in ons universum (Souriau-hypothese). Laten we het schema herhalen van sterrenstelsels omgeven door "negatieve materie" (ghost materie, twin materie, materie met negatieve massa, het maakt weinig uit welke naam men kiest).
Volgens het door Souriau voorgestelde schema zouden negatieve massa’s elkaar afstoten. In die omstandigheden zouden ze geen verklaring bieden voor de grote-schaalstructuur van het universum.
Een verklaring voor de beperking van sterrenstelsels.
We krijgen dus een schema waarin ghost materie een tegen-druk uitoefent op het sterrenstelsel, wat zijn beperking waarborgt. Dit is een alternatief voor de aanwezigheid van donkere materie binnen het sterrenstelsel.
Zie
J.P. Petit en P. Midy: Repulsive dark matter. [
Zie op deze site: Geometrical Physics A,
3
, 1998, sectie 2
]. Maar er zijn ook sferische sterrenstelsels. Die zouden dan in holtes van dezelfde vorm zitten, gevormd in de vrijwel uniforme verdeling van omringende ghost materie (herinneren we ons dat deze warmer is dan de onze). Zouden deze holtes dan ook beperkend zijn?
Stelt dit niet het Gauss-theorema in twijfel?
Alle studenten in natuurkunde weten dat als men een bol gelijkmatig elektrisch laadt, het veld binnenin nul is. Men zou dan denken dat het gravitationele veld binnen de sferische holte kan worden opgedeeld in concentrische lagen, elk leverend een nul bijdrage.
Dat lijkt... voor de hand liggend. Maar dit theorema is gebaseerd op een vooronderstelling: dat de gravitatiekracht in 1/r² is op elke afstand, zelfs.... oneindig ver.
Een Newtoniaans veld geeft wat men de Poisson-vergelijking noemt, via toepassing van de stelling van Green:
DY
= 4 p G
r
De Einstein-veldvergelijking, op kleine afstand, bij geringe kromming, quasi-stationair (kosmologisch gezien) en bij lage snelheden ten opzichte van die van het licht, levert de wet van Newton en de Poisson-vergelijking.
Kan deze vergelijking een uniforme (r = Cte) en oneindige materieverdeling hanteren? Tot nu toe hebben we dat aangenomen. Maar dan ontstaat er een paradox. Laten we in bolvormige symmetrie zijn, en een willekeurig punt O nemen als oorsprong van onze coördinaten. De Poisson-vergelijking wordt dan:
waarbij r de radiale afstand is en Y het gravitationele potentieel, waaruit de gravitationele kracht g (radiaal in bolvormige symmetrie) afgeleid wordt:
De vergelijking heeft geen oplossing Y = Cte met r verschillend van 0. Er is dus een gravitationele kracht, wat paradoxaal lijkt: men zou verwachten dat elke deeltje, onderhevig aan de aantrekkende kracht van al zijn buren, een resulterende kracht nul zou ondervinden.
Deze oplossing is:
Het gravitationele veld, gericht op dit punt O, is niet nul en komt overeen met:
Niet alleen is dit veld niet nul, het gaat zelfs naar oneindig met r.
Een testdeeltje, ondergedompeld in deze verdeling, zou dus een neiging hebben om naar dit punt O te vallen.
Vorige pagina
Volgende pagina
Terug naar inhoudsopgave van deze dossier "Cosmologie Géméllaire"
Terug naar wetenschap