двойной мир
| 2 |
|---|
Структура крупномасштабного устройства Вселенной.
...Если во втором мире расширение тормозится нашим, его плотность r* сохраняется на более высоком уровне, как и температура. Тогда решают изучить гравитационную неустойчивость в системе, состоящей из двух популяций, самопривлекающихся, но взаимно отталкивающихся.
...Согласно теории, наиболее плотная из них реагирует быстрее и наиболее мощно. Именно она даст, в результате гравитационной неустойчивости, конгломераты «призрачной» материи.
...Что такое гравитационная неустойчивость, впервые изученная Сэром Джеймсом Джинсом, уже упомянутым.
...Рассмотрим среду с плотностью r, элементы которой обладают определённой скоростью теплового движения Vth, и поставим задачу изучить рост или затухание возможных возмущений плотности. Предположим, что где-то образовалась сгущённая область диаметром f.
...Тепловое движение стремится естественным образом рассеять это возмущение. За какое время? За время порядка
...Это время, за которое атом проходит расстояние f, то есть это также время, за которое этот сгусток удвоит свой диаметр.
...Представим, что скорость теплового движения равна нулю. Эти атомы притягиваются. Этот сгусток будет склонен сжиматься сам на себя. Мы можем вычислить время, необходимое для сжатия. На самом деле «пылевое облако», сжимающееся на себя, напоминает Большой взрыв, но в обратном порядке:
...Сравниваем эти два времени.
...Сгущение возмущения произойдёт, если время аккреции меньше времени саморассеяния под действием теплового движения.
...Возмущения диаметром, превышающим характерную длину, называемую длиной Джинса Lj, будут усиливаться и приведут к образованию конденсатов, сгустков материи (клумпов).
...Когда такой «сгусток» материи образуется, материя сжимается, нагревается. Силы давления усиливаются и в конечном итоге останавливают процесс.
...Это называется гравитационная неустойчивость или неустойчивость Джинса.
Что касается стандартной модели, можно было бы подумать:
- Отлично. После Большого взрыва Вселенная, расширяясь, охлаждается, и реализация гравитационной неустойчивости позволит мне построить сценарий рождения галактик и звёзд.
...Если бы всё было так просто, это уже было бы сделано. На самом деле у нас нет ни одной модели рождения галактик. Некоторые полагают, что сначала образовались скопления звёзд, затем галактики, а потом звёзды. Другие утверждают обратное.
...Кроме того, всё это происходит в расширяющейся Вселенной, ещё очень интенсивно расширяющейся. Обнаружение галактик с очень большим красным смещением показывает, что это очень древние объекты (подтверждено возрастом самых старых звёзд в галактике). Теоретически мы не можем всё это объяснить.
Но мы знаем две вещи:
1: Гравитационная неустойчивость не может проявить себя, пока газ материи остаётся сильно связан с «газом фотонов», пока Вселенная остаётся ионизированной. Действительно, фотоны взаимодействуют с свободными электронами (вышедшими из атомов) сильнее, чем с электронами, вращающимися вокруг ядер. Фотоны, по-своему, образуют «газ». При расширении этот газ расширяется, как и материя, и обладает собственным давлением, или давлением излучения. Когда материя и фотоны сильно связаны, при сжатии ионизованного газа он тянет за собой газ фотонов.
- Но фотоны движутся со скоростью света! Как может конечная масса газа «запереть» фотоны?
...Запереть, имеется в виду. В этой массе газа фотоны постоянно поглощаются и излучаются снова. В процессе этих поглощений и излучений фотоны очень плохо покидают газовую массу. Именно в этом смысле они удерживаются внутри (то же самое происходит с фотонами, излучёнными в центре Солнца, которые медленно и с трудом проходят к его поверхности).
...Когда Вселенная была моложе 500 000 лет, излучение было заперто в массах ионизированного газа, которые могли бы начать образовывать сгустки, а давление излучения всё ещё было слишком высоким, чтобы позволить конденсации.
Вывод: однородность Вселенной, или почти однородность до t = 500 000 лет, согласно стандартной модели. Если что-то происходит, то это происходит позже.
2: Существуют звёзды, собранные в галактики, которые сами по себе образуют крупномасштабную структуру. Некоторые галактики собираются в скопления (скопление Кома, скопление Вирго) из тысячи объектов. Сначала полагали, что это продолжится на более крупной шкале, и предложили идею существования суперскоплений, скоплений скоплений.
...Наблюдения показали нечто совершенно иное. На самом деле галактики распределяются, образуя то, что можно назвать «мыльными пузырями, соединёнными между собой». Скопления галактик — это лишь «узлы» такой структуры. Ниже — результат обработки наблюдений (1977).
...Таким образом, галактики распределяются на очень крупномасштабном уровне (Very Large Structure) вокруг больших пустот, диаметр которых характерен порядка сотен миллионов световых лет.
...Следуя другой подходе, исследователи пытались воссоздать такие структуры, исходя из равномерного распределения материи (в одном, разумеется, мире). Первоначальная теория была теорией роста плоских возмущений, в виде «лопаток» («панкейки» Зельдовича). Однако результаты оказались разочаровывающими. Компьютерные модели действительно давали некоторые ячейки, но они быстро рассеивались из-за теплового движения. В настоящее время нет убедительной теории формирования таких структур. По крайней мере, можно обеспечить их относительную устойчивость, «укрепив» их «холодной тёмной материей».
...Существует геометрическая интерпретация этого распределения точечных масс: обычная материя отталкивается от конгломератов призрачной материи, что уже было показано выше.
...Рассмотрим поверхность, которая соответствует ткани, натянутой на штыри палатки, с закруглёнными концами. Отметим, что чем более закругленными будут концы наших штырей, тем более протяжённым будет сгусток призрачной материи. Противоположная ситуация, если штыри более острые. В пределе бесконечно острых штырей соответствуют положительные кривизны: точкам с концентрированной положительной кривизной.
...Вот ещё одна модель, которая будет соответствовать следующему разделу.
Предыдущая страница Следующая страница
../../bons_commande/bon_global.htm
Количество просмотров этой страницы с 13 июня 2005 года:
