A
model cosmológico: O duplo big bang. (p.2)
VLS: A estrutura muito grande
do universo.
...Como
mostram nossos trabalhos, a evolução conjunta dos dois universos não é idêntica.
O universo fantasma tem maior densidade de massa r* e
maior temperatura T*. Decidimos estudar instabilidades gravitacionais conjuntas
em tal mistura, onde, recordamos:
-
m atrai m (lei de Newton)
-
m* atrai m* (lei de Newton)
-
m e m* se repelem (
lei "anti-Newton" ).
Algumas palavras sobre a instabilidade
gravitacional (instabilidade de Jeans).
...Tome
uma única população, um conjunto de massas m. Este meio tem uma densidade de massa r
. Ele também possui uma velocidade térmica (média) Vth.
...Suponha
que em algum lugar temos uma porção de espaço, cuja extensão característica é f
, onde
a densidade é maior. Veja a figura (147).
(147)
...A
velocidade térmica tende a dissipar esta concentração de massa e o correspondente
tempo de dispersão característico é:
(148)
...Imagine
agora que esta velocidade térmica é zero. Este aglomerado tende a colapsar. Pode-se
calcular o tempo de colapso característico:
(149)
...Por
outro lado, qualquer aglomerado tende a atrair a matéria circundante e a crescer.
Esta perturbação crescerá se o tempo de acreção característico (tempo de
colapso característico) for menor que o tempo de dispersão.:
(150)
Encontramos um comprimento característico
:
(150-a)
chamado comprimento de Jeans.
...Qualquer
concentração de massa cuja extensão seja maior que este comprimento de Jeans característico
crescerá e formará aglomerados. As menores se dissiparão.
...Quando
um aglomerado de matéria se forma, este último é aquecido, o que eleva a força de pressão
interna. Finalmente, a pressão interna detém o processo.
...Pode-se
pensar que a instabilidade gravitacional, a instabilidade de Jeans, forma galáxias,
estrelas, e assim por diante. Mas isto não é tão simples. Por exemplo, no Modelo
Padrão, quando t < 500.000 anos, a temperatura da mistura de matéria e radiação
é superior a 3000°K. Então a matéria (75 % hidrogênio, 25 % hélio) está totalmente
ionizada.
...A
radiação, ondas eletromagnéticas, atravessa gases ionizados com grande dificuldade. Quando um
astronauta está no processo de reentrada, sua nave espacial é cercada por gás quente,
totalmente ionizado, por vários minutos. Então nenhuma radiocomunicação é possível
pois as ondas eletromagnéticas não podem atravessar a camada de gás ionizado que cerca
sua nave.
...Um
raio de luz é uma onda eletromagnética. Ele atua sobre elétrons livres, não sobre elétrons
ligados. Um gás ionizado contém muitos elétrons livres. Um gás neutro, nenhum.
É por isso que quando o Universo é quente, ionizado, radiação e matéria estão fortemente
acopladas.
...Na
matéria, a temperatura absoluta Tm é a medida da velocidade térmica
:
(150-b)
onde k é a constante de Boltzmann
(k = 1,38 10-23).
Quando:
-
Matéria e radiação estão intimamente
acopladas -
A radiação domina (Modelo
padrão t < 500.000 anos)
então:
(150c)
mas:
(150d)
O comprimento de Jeans obedece:
(150-e)
...O
último corresponde ao requisito de conservação de massa, durante o processo de expansão
R(t). Vemos que o comprimento de Jeans varia como R(t). Assim, quanto mais jovem o
universo, menor o tamanho dos aglomerados que tenderiam a se formar.
...Quando
t < 500.000 anos a radiação impede a formação dos aglomerados. Mas, imediatamente
após o desacoplamento, aglomerados de matéria podem se formar. Calculemos sua massa. Ela é
:
(150-f)
...ou seja
: 100.000 massas solares ( a massa típica de um aglomerado globular).
...De
acordo com este esquema os aglomerados globulares se formariam primeiro, logo após o desacoplamento.
As galáxias, consideradas como conjuntos de tais aglomerados, apareceriam depois, e
assim por diante....
...Mas
tudo isto ocorre em um universo em rápida expansão. Não sabemos como calculá-lo, para
descrever a instabilidade gravitacional em um universo em expansão. Além disso
; não sabemos como definir a lei de Newton em um universo em expansão.
...Como
conclusão temos vários esquemas para o nascimento de galáxias. Alguns acreditam
que as estrelas se formam primeiro, depois as galáxias. Outros têm a opinião inversa ...
...Seguindo
esta ideia geral de estrutura hierárquica, as pessoas pensavam que, se as galáxias
fossem organizadas em aglomerados de galáxias (Coma, Virgem), em tamanhos maiores estes
aglomerados deveriam pertencer a algum superaglomerado. Mas as observações (1977)
revelaram uma estrutura completamente diferente. Veja a figura (151):
(151)
...As
galáxias estavam dispostas em torno de grandes vazios (tipicamente 100 anos-luz de tamanho).
Em uma escala muito grande (VLS), o universo se parece com bolhas de sabão conjuntas. Os
aglomerados de galáxias correspondem ao ponto de interseção de três "dobras".
Veja a figura (152).
...Hoje,
ainda é difícil explicar tais estruturas. Seguindo a ideia inicial
do russo Zel'dovitch, Mellot realizou simulações numéricas 3d. Mas
as células obtidas não eram estáveis no tempo. Elas desaparecem rapidamente, exceto se
se estabiliza o sistema com uma distribuição ad hoc de matéria escura fria.
...O
modelo matéria-matéria fantasma repulsiva dá uma interpretação alternativa do
fenômeno. Veja nosso artigo:
J.P.Petit, P.Midy e F.Landsheat: Astrofísica da matéria e matéria fantasma.
5: Resultados de simulações numéricas 2d. VLS. Sobre um possível esquema para
a formação de galáxias. Geometrical Physics A, 8 , 1998.
