a202 Космологическая модель: двойной большой взрыв. (с.2)
VLS: Очень большая структура Вселенной.
...Как показывают наши работы, совместное развитие двух вселенных не одинаково. Вселенная-призрак имеет более высокую плотность массы r* и более высокую температуру T*. Мы решили изучить совместные гравитационные нестабильности в таком смеси, где, напомним:
-
m притягивает m (закон Ньютона)
-
m* притягивает m* (закон Ньютона)
-
m и m* отталкиваются друг от друга («анти-закон Ньютона»).
Несколько слов о гравитационной нестабильности (неустойчивости Джинса).
...Рассмотрим одну популяцию, набор масс m. Этот материал имеет плотность массы r. У него также есть средняя тепловая скорость Vth.
...Предположим, что в какой-то области пространства, характерная длина которой f, плотность выше. См. рисунок (147).
(147)
...Тепловая скорость стремится рассеять эту концентрацию массы, и соответствующее время рассеяния:
(148)
...Представим теперь, что эта тепловая скорость равна нулю. Это скопление стремится к коллапсу. Можно рассчитать время коллапса:
(149)
...С другой стороны, любое скопление стремится притягивать окружающую материю и расти. Эта нестабильность будет расти, если время аккреции (время коллапса) меньше времени рассеяния:
(150)
...Мы находим характерную длину:
(150-a)
называемую длиной Джинса.
...Любая концентрация массы, превышающая эту характерную длину Джинса, будет расти и образовывать скопления. Меньшие будут рассеиваться.
...Когда образуется скопление материи, оно нагревается, что увеличивает внутреннее давление. В конечном итоге, внутреннее давление останавливает процесс.
...Можно подумать, что гравитационная нестабильность, нестабильность Джинса, формирует галактики, звезды и т.д. Но это не так просто. Например, в Стандартной модели, когда t < 500 000 лет, температура смеси материи и излучения выше 3000°К. Тогда материя (75% водорода, 25% гелия) полностью ионизована.
...Излучение, электромагнитные волны, трудно проходят через ионизированные газы. Когда астронавт находится в фазе возвращения в атмосферу, его космический корабль окружён горячим, полностью ионизированным газом в течение нескольких минут. Таким образом, никакой радиосвязи невозможно, потому что электромагнитные волны не могут пройти через слой ионизированного газа, окружающего его корабль.
...Световой луч — это электромагнитная волна. Он действует на свободные электроны, а не на связанные электроны. Ионизированный газ содержит много свободных электронов. Нейтральный газ — ни одного. Именно поэтому, когда Вселенная горячая и ионизированная, излучение и материя сильно связаны.
...В материи абсолютная температура Tm — это мера тепловой скорости:
(150-b)
где k — постоянная Больцмана (k = 1,38 × 10⁻²³).
Когда:
-
материя и излучение сильно связаны
-
излучение доминирует (стандартная модель t < 500 000 лет)
то:
(150-c)
но:
(150-d)
Длина Джинса подчиняется:
(150-e)
...Последнее соответствует требованию сохранения массы во время процесса расширения R(t). Мы видим, что длина Джинса изменяется как R(t). Таким образом, чем моложе Вселенная, тем меньше размер скоплений, которые стремятся образоваться.
...Когда t < 500 000 лет, излучение препятствует образованию скоплений. Но сразу после десинхронизации, скопления материи могут образовываться. Давайте посчитаем их массу. Она:
(150-f)
...то есть: 100 000 солнечных масс (типичная масса шарового скопления).
...Согласно этой схеме, шаровые скопления образуются первыми, сразу после десинхронизации. Галактики, рассматриваемые как наборы таких скоплений, появляются позже, и так далее...
...Но всё это происходит в быстро расширяющейся Вселенной. Мы не знаем, как это вычислить, как описать гравитационную нестабильность в расширяющейся Вселенной. Кроме того, мы не знаем, как определить закон Ньютона в расширяющейся Вселенной.
...В заключение, у нас есть несколько схем для рождения галактик. Некоторые считают, что звезды образуются первыми, затем галактики. Другие имеют обратную точку зрения...
...Следуя общей идее иерархической структуры, люди думали, что, если галактики организованы в скопления галактик (Кома, Дева), на более крупной шкале эти скопления должны принадлежать к некоторым супер-скоплениям. Но наблюдения (1977) обнаружили совершенно другую структуру. См. рисунок (151):
(151)
...Галактики были расположены вокруг больших пустот (обычно диаметром 100 световых лет). На очень большой шкале (VLS) Вселенная похожа на соединенные мыльные пузыри. Скопления галактик соответствуют точкам пересечения трех «складок». См. рисунок (152).
...Сегодня все еще трудно объяснить такие структуры. Следуя начальной идее русского Зельдовича, Меллот провел 3D численные моделирования. Но полученные ячейки не были стабильными во времени. Они быстро исчезали, если не стабилизировать систему с помощью искусственного распределения холодной темной материи.
...Модель материи-отталкивающей призрачной материи дает альтернативную интерпретацию явления. См. наше исследование:
J.P. Petit, P. Midy и F. Landsheat: Астрофизика материи-призрачной материи. 5: Результаты численных 2D-моделирований. VLS. О возможной схеме формирования галактик. Физика геометрии A, 8, 1998.