cosmologia do universo gêmeo, matéria fantasma, astrofísica. 5: Resultados de simulações numéricas em 2D. VLS. Sobre um possível esquema para a formação das galáxias.
Comentário:
...Este artigo fazia parte do que havia sido submetido à A & A em outubro de 1996. Esta parte foi amplamente analisada pelo revisor anônimo da revista, que levantou um número impressionante de perguntas durante os dez meses em que nosso diálogo se estendeu, embora tenha sido, de resto, muito cortês, e lamentamos profundamente que tenha sido abruptamente interrompido pelo editor da revista. Diante de um modelo tão singular, a pergunta imediata é sobre possíveis confirmações observacionais. Para isso, seria necessário imaginar testes cosmológicos, efeitos que afetariam o fundo cosmológico, principalmente devidos aos aglomerados de matéria fantasma supostamente localizados no centro dos grandes vazios ao redor dos quais se distribuem as galáxias. O diâmetro médio desses aglomerados depende fortemente das "condições iniciais" escolhidas. Se aumentarmos a temperatura T* da matéria fantasma, seu diâmetro aumenta. A seguir, resultados obtidos com temperaturas mais elevadas.
Fig. 1: Os aglomerados de matéria fantasma.
Fig. 2: Aqui, superpostos com a matéria.
Fig. 3: A estrutura celular da matéria.
Observa-se (extraído do artigo):
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que a probabilidade de ocultação, a uma distância dada r, decresce rapidamente em função do diâmetro médio f dos aglomerados. A grandeza d é um parâmetro fixo (dimensão média das bolhas da VLS). Assim, para a matéria, obtém-se uma estrutura mais regular. Mas a extensão desses aglomerados seria tal que até galáxias relativamente próximas, situadas a menos de um bilhão de anos-luz, seriam ocultadas. Sabe-se que seu efeito sobre a luz é um lente gravitacional negativo, equivalente à observação de um cenário através de uma lente divergente. O efeito consiste em reduzir o diâmetro aparente dos objetos no fundo e concentrá-los. Ver figuras 4, 5 e 6.
Efeitos de lente gravitacional positivo e negativo.
Fig. 5: Analogia com a óptica.
Fig. 6: Efeito sobre o fundo.
Isso criaria, para altos deslocamentos para o vermelho, uma aparência de abundância de galáxias anãs. De fato, segundo Peebles, é exatamente isso que se observa. Classicamente, os astrofísicos pensam que, quando o universo era mais jovem, por uma razão não especificada, galáxias anãs teriam se formado primeiro. Depois, objetos mais pesados teriam surgido por "cannibalismo galáctico". O presente modelo representa uma interpretação alternativa para esse aspecto das observações de alto deslocamento para o vermelho.
Se existirem, qual poderia ser a estrutura desses aglomerados de matéria fantasma? Só podemos especular. De qualquer forma, em nossa visão, tudo se formaria de forma simultânea: a VLS, os aglomerados e as galáxias. O fato de tratarmos o problema como fizemos, ou seja, partindo de "condições iniciais" calculadas "após a expansão", é por si só uma aberração. Seria necessário conseguir lidar com todos os fenômenos conjuntamente. Mas não sabemos como abordar esse problema (além disso, desde 1994, desde que Frédéric Landsheat não mais teve acesso a um grande sistema computacional, não temos mais meios de cálculo).
Se pudéssemos, talvez pudéssemos construir um modelo mais coerente sobre a formação e evolução possível desses aglomerados. Neste artigo propusemos um modelo de formação de galáxias: exatamente porque a matéria seria comprimida em placas finas, ela poderia evacuar energia de forma muito eficiente por radiação. Assim, tornando-se repentinamente instável, condensar-se-ia em proto-galáxias. A matéria fantasma circundante seria repelida para o espaço intergaláctico, onde exerceria imediatamente uma pressão contrária sobre essas jovens galáxias (efeito de massa faltante). Mas sua temperatura relativamente alta lhe conferiria, nesses locais, uma homogeneidade suficiente para não criar, por lente gravitacional negativa, efeitos notáveis. Recordemos que o efeito de lente gravitacional é nulo quando a matéria atravessa um meio homogêneo, independentemente de sua densidade.
Seria extremamente interessante simular, mesmo que apenas em 2D, interações entre galáxias localizadas nessas lacunas de matéria fantasma (que evidentemente acompanham seu movimento). Logicamente, se essas galáxias se aproximarem suficientemente e as lacunas entrarem em contato, isso facilitaria sua fusão (merging). Ver o esquema sugerido na figura 7.
Proposta de um esquema de fusão de duas galáxias.
Se a matéria, após ter sofrido essa compressão em placas finas, pôde dar origem a galáxias por ter podido se resfriar de forma eficaz, não seria o caso dos aglomerados, mais compactos, talvez esféricos. Em princípio, e isso será examinado em outros artigos, não haveria diferença de natureza entre matéria e matéria fantasma. Ambas seriam feitas de núcleos, prótons, nêutrons, elétrons, átomos, mais todas as respectivas antipartículas (no artigo [15] demonstra-se que a dualidade matéria-antimatéria também opera no universo fantasma). Mas seria necessário ter algumas pistas sobre a nucleossíntese primordial em ação na matéria fantasma, ou seja, poder descrever com relativa precisão sua fase radiativa. Ela poderia então ser composta por hidrogênio e hélio provenientes dessa nucleossíntese primordial, em quantidade inestimável.
Poderíamos então comparar os aglomerados a imensas proto-estrelas. A quantidade de calor, para uma mesma temperatura, é proporcional ao cubo do raio do objeto e sua superfície emissora ao quadrado. Qual seria então o tempo de resfriamento desses aglomerados? Talvez muito maior que a idade do universo. Assim, esse gás primordial do universo fantasma nunca teria conseguido evacuar calor suficiente por radiação para se contrair até o ponto de ver a fusão aparecer no interior (700.000 graus como mínimo).
Pode-se então especular que o universo fantasma não conteria elementos mais pesados que o hélio, por falta de estrelas onde produzi-los. Esses aglomerados seriam, para um viajante que ousasse adentrar esse anti-mundo, apenas imensas massas de gás emitindo na cor vermelha e no infravermelho.
Mas em outros trabalhos sugeriremos que estrelas de nêutrons que atingiram sua massa crítica poderiam evacuar matéria no universo fantasma, por meio da criação de um ponte hipertórica, de forma "suave", ou através de transferências mais bruscas, por exemplo provocadas pela fusão de um sistema binário composto por duas estrelas de nêutrons orbitando em torno de um centro de gravidade comum. Sabe-se (trabalhos de Thibaud-Damour) que a emissão de ondas gravitacionais desacelera seu movimento de rotação. Assim, tais fusões parecem inevitáveis.
Esses transferimentos enriqueceriam então o universo fantasma com elementos pesados. Tudo isso, precisamos destacar, é atualmente apenas pura especulação. Supomos que, durante um transferimento brusco, a maior parte da massa seria expelida para o universo fantasma, onde permaneceria, substituindo a estrela de nêutrons, que simplesmente se tornaria uma estrela fantasma de nêutrons. No caso de uma evacuação contínua de matéria, por esse "excesso", ela se dispersaria pelo universo fantasma, sendo então repelida pela estrela de nêutrons de onde provém, res...