Kosmologia, brakująca masa, wszechświaty bliźniacze
Problem brakującej masy (s. 4)
5) Struktura na wielką skalę wszechświata
Z równania (24) wynika, że jeśli w jednym zagięciu istnieje gromada, to w regionie sprzężonym drugiego zagięcia istnieje powiązana rozproszona struktura halo. Jeśli ten model jest poprawny, powinniśmy znaleźć struktury halo w naszym zagięciu wszechświata. Z pomocą dr. Pierre’a Midy z Uniwersytetu Orsay we Francji przeprowadziliśmy symulacje numeryczne na komputerze Cray-1. Rozważamy dwa rozkłady po 350 punktów. Pierwszy reprezentowany jest przez małe kółka, a drugi przez małe krzyżyki. Na początku punkty są losowo rozmieszczone na ekranie i mają reprezentować dwa jednorodne gazy. Każda masa posiada losową prędkość odpowiadającą izotropowemu rozkładowi Maxwella ze średnią prędkością termiczną . Nazwijmy m1 elementy pierwszej populacji, a m2 elementy drugiej populacji. Zastosowujemy prawo Newtona z następującymi założeniami:
m1 przyciąga m1: efekt grawitacyjny
m2 przyciąga m2: efekt grawitacyjny
m1 i m2 wzajemnie odpychają się: efekt antygrawitacyjny
... Rozważamy ten dwuwymiarowy system jako okresowy w przestrzeni. Innymi słowy, górna granica jest połączona z dolną, a prawa z lewą (euklidowski torus 2D). Dzięki temu możemy obliczyć sumę wzajemnych oddziałyń cząstek. W każdym przedziale czasu Δt obliczamy przyspieszenie każdej cząstki i wyznaczamy trajektorię za pomocą rozwinięcia w szereg Taylora. Każda cząstka, która wychodzi przez prawą granicę, pojawia się ponownie przez lewą granicę, i analogicznie dla górnej i dolnej granicy. Pozwala to na badanie niestabilności grawitacyjnej tych dwóch sprzężonych systemów w skończonym fragmencie przestrzeni (z topologią toroidalną). Przedział czasu jest dobierany tak, aby uzyskać istotne wyniki obliczeniowe. Innymi słowy, wymagamy, aby trajektoria cząstki była w przybliżeniu regularna. Poniższe rysunki pokazają typowe zachowanie systemu po 4000 przedziałach czasu. Na rysunkach 4 i 5 znajdujemy zarówno gromady, jak i wzory komórkowe. Zjawisko to jest wzmocnione na rysunkach 7 i 8.
Rys. 4: Wpływ niestabilności grawitacyjnej na system 1
Rys. 5: Wpływ niestabilności grawitacyjnej na system 2
Rys. 6 (ga3127): Nakładka obu.
Rys. 7: Wzmocniony rozkład przestrzenny obu populacji.
Rys. 8: Biały: populacja 1. Szary: populacja 2
... Sugerujemy, że taki mechanizm mógłby wyjaśnić strukturę na wielką skalę wszechświata oraz obserwowany rozkład galaktyk. Załóżmy, że nasze zagięcie wszechświata odpowiada populacji 1. W prawym dolnym rogu ekranu materia ta jest rozmieszczona wokół dużych „pustych” pęcherzy. Te pęcherze odpowiadają rozmieszczeniu gromad w populacji 2, która, zgodnie z naszą teorią, znajduje się w drugim zagięciu wszechświata (w rzeczywistości w regionie antypodalnym). Jednak, jak widać na rysunku 8, dla danej populacji w niektórych miejscach materia może być rozmieszczona jak ser szwajcarski „gruyère”, a w innych jak emulsja.
... Te pierwsze, prymitywne symulacje numeryczne muszą zostać rozwinięte z większą liczbą punktów i w reprezentacji trójwymiarowej. Wiemy, że zachowanie systemu w trzech wymiarach może być nieco inne niż w dwóch. Ale spodziewamy się, że wnioski będą podobne. Uważamy, że przy większej liczbie punktów moglibyśmy otrzymać system fraktalny, jak sugeruje rysunek 14, ale precyzujemy, że to konkretne obliczenie nie zostało jeszcze wykonane, choć jest w trakcie studiowania. Zgodnie z tą ideą galaktyki powinny znajdować się w otworach powiązanej chmury antymaterii, co zapewniałoby ich uwięzienie, jak sugerowano wcześniej.
Wersja oryginalna (angielski)
Kosmologia, brakująca masa, wszechświaty bliźniacze
Problem brakującej masy (s. 4)
5) Struktura na wielką skalę wszechświata
Z równania (24) wynika, że jeśli w jednym zagięciu istnieje gromada, to w regionie sprzężonym drugiego zagięcia istnieje powiązana rozproszona struktura halo. Jeśli ten model jest poprawny, powinniśmy znaleźć struktury halo w naszym zagięciu wszechświata. Z pomocą dr. Pierre’a Midy z Uniwersytetu Orsay we Francji przeprowadziliśmy symulacje numeryczne na komputerze Cray-1. Rozważamy dwa rozkłady po 350 punktów. Pierwszy reprezentowany jest przez małe kółka, a drugi przez małe krzyżyki. Na początku punkty są losowo rozmieszczone na ekranie i mają reprezentować dwa jednorodne gazy. Każda masa posiada losową prędkość odpowiadającą izotropowemu rozkładowi Maxwella ze średnią prędkością termiczną . Nazwijmy m1 elementy pierwszej populacji, a m2 elementy drugiej populacji. Zastosowujemy prawo Newtona z następującymi założeniami:
m1 przyciąga m1: efekt grawitacyjny
m2 przyciąga m2: efekt grawitacyjny
m1 i m2 wzajemnie odpychają się: efekt antygrawitacyjny
... Rozważamy ten dwuwymiarowy system jako okresowy w przestrzeni. Innymi słowy, górna granica jest połączona z dolną, a prawa z lewą (euklidowski torus 2D). Dzięki temu możemy obliczyć sumę wzajemnych oddziałyń cząstek. W każdym przedziale czasu Δt obliczamy przyspieszenie każdej cząstki i wyznaczamy trajektorię za pomocą rozwinięcia w szereg Taylora. Każda cząstka, która wychodzi przez prawą granicę, pojawia się ponownie przez lewą granicę, i analogicznie dla górnej i dolnej granicy. Pozwala to na badanie niestabilności grawitacyjnej tych dwóch sprzężonych systemów w skończonym fragmencie przestrzeni (z topologią toroidalną). Przedział czasu jest dobierany tak, aby uzyskać istotne wyniki obliczeniowe. Innymi słowy, wymagamy, aby trajektoria cząstki była w przybliżeniu regularna. Poniższe rysunki pokazają typowe zachowanie systemu po 4000 przedziałach czasu. Na rysunkach 4 i 5 znajdujemy zarówno gromady, jak i wzory komórkowe. Zjawisko to jest wzmocnione na rysunkach 7 i 8.
Rys. 4: Wpływ niestabilności grawitacyjnej na system 1
Rys. 5: Wpływ niestabilności grawitacyjnej na system 2
Rys. 6 (ga3127): Nakładka obu.
Rys. 7: Wzmocniony rozkład przestrzenny obu populacji.
Rys. 8: Biały: populacja 1. Szary: populacja 2
... Sugerujemy, że taki mechanizm mógłby wyjaśnić strukturę na wielką skalę wszechświata oraz obserwowany rozkład galaktyk. Załóżmy, że nasze zagięcie wszechświata odpowiada populacji 1. W prawym dolnym rogu ekranu materia ta jest rozmieszczona wokół dużych „pustych” pęcherzy. Te pęcherze odpowiadają rozmieszczeniu gromad w populacji 2, która, zgodnie z naszą teorią, znajduje się w drugim zagięciu wszechświata (w rzeczywistości w regionie antypodalnym). Jednak, jak widać na rysunku 8, dla danej populacji w niektórych miejscach materia może być rozmieszczona jak ser szwajcarski „gruyère”, a w innych jak emulsja.
... Te pierwsze, prymitywne symulacje numeryczne muszą zostać rozwinięte z większą liczbą punktów i w reprezentacji trójwymiarowej. Wiemy, że zachowanie systemu w trzech wymiarach może być nieco inne niż w dwóch. Ale spodziewamy się, że wnioski będą podobne. Uważamy, że przy większej liczbie punktów moglibyśmy otrzymać system fraktalny, jak sugeruje rysunek 14, ale precyzujemy, że to konkretne obliczenie nie zostało jeszcze wykonane, choć jest w trakcie studiowania. Zgodnie z tą ideą galaktyki powinny znajdować się w otworach powiązanej chmury antymaterii, co zapewniałoby ich uwięzienie, jak sugerowano wcześniej.