struktura spiralna

struktura spiralna materii, materii przyzwoitej, astrofizyka.6. Struktura spiralna. (p1)

Komentarze.

Ten projekt powstał w 1994 roku. Był możliwy jedynie dzięki temu, że Frédéric Landsheat, który wówczas był studentem niemieckiego centrum fizyki cząstek DAISY, miał dostęp do potężnego systemu komputerowego. Praca została wykonana całkowicie w sposób tajny. Gdy po obronie pracy doktorskiej na temat systemów zbierania danych przeniósł się do innego centrum, ta działalność została przerwana. Od tej pory nie przeprowadzono żadnych dodatkowych badań, a nie udało się również zainteresować francuskich badaczy, dysponujących odpowiednimi możliwościami obliczeniowymi, tym tematem badań.

Jeśli zespół, w Francji lub za granicą, chciałby wznowić te badania eksploracyjne, bardzo byśmy się tym cieszyli. Praca ta została przesłana do wielu czasopism recenzowanych, zawsze wraz z filmem przedstawiającym powstawanie galaktyki z prętem. Mimo że był on bardzo sugerujący, żadne z nich nie przekazało jej do recenzji, ograniczając się jedynie do typowych odpowiedzi, takich jak:

• Przepraszamy, nie publikujemy prac spekulacyjnych.

Ten eksperyment to jedynie bardzo pogrubiona szkic. Galaktyka nie jest, na pewno, systemem redukowanym do jednej populacji punktowych mas. Ponadto zjawisko struktury spiralnej nie dotyczy całej galaktyki, lecz przede wszystkim gazu międzygwiazdowego, podczas gdy populacja I jest znacznie mniej wrażliwa na to zjawisko. Trzeba więc rozważyć symulacje z dwiema populacjami, opisującymi samą galaktykę. Konieczne byłoby również przedstawienie galaktyki w sposób odpowiadający jej ograniczeniu przez materię przyzwoitą, jeśli ten model jest poprawny, czyli otoczoną materią odpychającą i stosunkowo gorącą.

Parametry regulujące warunki początkowe są liczne. Stosunek średnich gęstości, prędkość chaotyczna w obu środowiskach, profil gęstości w galaktyce, profil prędkości. Przejście do trójwymiarowości napotyka problem niewystarczającej mocy obliczeniowej dostępnych systemów.

Co należy wyciągnąć z takiego badania?

• Scenariusz powstawania galaktyk spiralnych, przy czym zjawisko jest stałe, a nie „przejściowe”, jak w teorii francuskiej Françoise Combe. Struktura powstaje stosunkowo szybko, prawdopodobnie już w chwili powstania samej galaktyki.

• Trwałość takiej struktury przez dużą liczbę obrotów. Wiadomo, że inne modele napotykają trudność utrzymania struktury spiralnej. Jest to zjawisko rozpraszające, zarówno w fazie początkowej, przypominającej tarcie dynamiczne, jak i w kolejnej fazie dominowanej przez efekty przypływowe. Podczas hamowania w pierwszej fazie moment pędu tracony przez galaktykę jest przekazywany otaczającej materii przyzwoitej. Następnie ten transfer jest minimalny.

• Obecność materii przyzwoitej tworzy barierę potencjału na obrzeżach, tam gdzie jej siła odpychająca jest największa (jak w ograniczeniu galaktyki, umożliwiającym wysokie prędkości na obrzeżach – zob. artykuł „Materia ciemna odpychająca”, Geometrical Physics A, 3). Może to wyjaśnić brak ucieczki punktowych mas przyspieszonych przez proces rozpraszający.

• Ciekawe jest to, że przy niewielkich zmianach warunków początkowych (szczególnie stosunku mas zaangażowanych) struktura spiralna ewoluuje w kierunku typowego „wirnika z prętem”, obserwowanego w galaktykach.

• W późniejszych pracach badaliśmy skutki jednoczesnych fluktuacji metryk, które zmieniają stosunek widzialnych mas obu gatunków. Gdy widzialna masa materii przyzwoitej maleje, ograniczenie jest zakłócone, a galaktyka rozpadająca się. Symulowaliśmy to zjawisko już w 1994 roku, uzyskując obrazy galaktyk nieregularnych (choć nie można powiedzieć, że istnieje „typowa galaktyka nieregularna”). Zwiększenie widzialnej masy materii przyzwoitej, które wydaje się być odpowiedzialne za zjawiska QSO i galaktyki Seyferta dzięki jej działaniu na gaz międzygwiazdowy, mogłoby również – jeśli utrzymałoby się przez wystarczająco długi czas – przekształcić „wirniki z prętem” w galaktyki spiralne, tak że ramiona „rozwinęłyby się” w pewnym sensie.

Niestety, tak fascynujące badania, które mogłyby stać się tematem wielu prac doktorskich, zostały tak porzucone.