отталкивающая тёмная материя
Отталкивающая тёмная материя (p1)
Отталкивающая тёмная материя.
Жан-Пьер Пети и П. Миди Обсерватория Марселя, Франция ---
Аннотация:
Мы исследуем феноменологические аспекты системы из двух популяций, динамика которой включает как притягивающие, так и отталкивающие силы. Новая геометрическая структура, содержащая два склада, связанная с двумя уравнениями поля, связанными через гравитационное поле, позволяет обойти препятствие «отрицательных масс» и делает возможным существование системы, в которой энергии всех частиц положительны. Мы показываем, что при этих условиях материя второй популяции геометрически не наблюдаема и, таким образом, приобретает статус отталкивающей тёмной материи. Галактики располагаются в полостях однородного распределения отталкивающей тёмной материи. Это создаёт эффект локализации с реалистичной кривой вращения. Мы показываем, что отрицательная гравитационная линза, связанная с отталкивающей тёмной материей, может объяснить наблюдаемые сильные эффекты, предлагая альтернативу классической модели тёмной материи. Из этого нового космологического моделирования следует, что возраст Вселенной составляет 15,7 миллиарда лет из-за взаимодействия двух видов материи.
1) Введение. ** **
...Сегодня невозможно объяснить астрономические наблюдения только на основе наблюдаемой материи. Именно поэтому концепция тёмной материи постепенно утвердилась. Было выдвинуто множество гипотез о природе этого невидимого компонента Вселенной, который должен участвовать в формировании гравитационного поля и, таким образом, вызывать эффект недостающей массы в галактиках и гравитационную линзу. МАХО были разочаровывающими. Некоторые прибегают к частицам, существование которых остаётся спекулятивным, например, тяжёлым нейтрино. На данный момент ни одна формулировка не доминирует, и множество гипотез остаются возможными относительно этой тёмной материи. В данной статье мы предлагаем исследовать последствия гравитационного взаимодействия между нашей материей (масса m) и особой тёмной материей, состоящей из масс m*, при условии:
-
m и m' притягиваются по закону Ньютона
-
m* и m*' притягиваются по закону Ньютона
-
m и m* отталкиваются по закону, подобному закону Ньютона
Мы будем называть m* «отталкивающей тёмной материей».
Это можно кратко выразить, рассматривая следующее выражение:
(1)
где массы ma и mb могут быть положительными или отрицательными. Физики немедленно возразят, сказав, что частицы с отрицательной массой также имеют отрицательную энергию, что лишено физического смысла. В разделе 3 статьи мы предложим новую геометрическую среду, позволяющую взаимодействие двух популяций с положительными массами m и m*, энергии которых mc² и m*c² положительны, так чтобы силы соответствовали приведённой схеме. То, что два подсистемы могут взаимодействовать только через гравитацию, будет геометрически обосновано.
.
2) Отталкивающая тёмная материя, локализующая галактики.
...Долгое время известно, что гравитационное поле, вызванное распределением материи, выведенным из наблюдений, не может уравновесить центробежные силы в галактиках. Недостающая масса составляет примерно от трёх до пяти раз больше наблюдаемой. Более того, кривые вращения галактик демонстрируют характерный «ступенчатый» эффект (избыточная скорость на периферии), который невозможно объяснить на основе наблюдаемого распределения материи. Поэтому исследователи пытались предотвратить взрыв галактик и воспроизвести этот аспект кривых вращения, искусственно вводя распределения тёмной материи по произвольным правилам. Теперь рассмотрим предложенную модель, включающую обычную (наблюдаемую) материю и невидимую отталкивающую тёмную материю, и проверим, может ли эта модель обеспечить локализацию галактик. Прежде всего, рассмотрим галактику, где материя распределена по модели Майбамото и Нагаи [1]:
(2)
...Это осесимметричное распределение материи предполагается находящимся в полости однородного распределения отталкивающей тёмной материи (Рис.1, где обычная материя распределена при a = 5; b = 1 в формуле (2).
** ** Рис.1: Галактика, окружённая отталкивающей тёмной материей. Осесимметричная система.
...Мы размещаем отталкивающую тёмную материю вокруг неё, с произвольным градиентом плотности, подобранным эмпирически. Это распределение массы можно описать как наложение толстых эллипсоидов, заряженных плотностью материи** *ri (может быть положительной или отрицательной), i — индекс массивного эллипсоида, с горизонтальной осью ai и вертикальной осью bi. Поле внутри и вне этих тел задаётся довольно простыми аналитическими формулами ([2] и [3]). Задав набор таких массивных эллипсоидов, становится возможным вычислить трёхмерное поле. На рисунке 1 плотность массы r отталкивающей тёмной материи представлена изменением плотности белых точек в пространстве. Это не результат численного моделирования с использованием массивных точек, как может показаться по изображению. Распределение массы было описано набором массивных эллипсоидов с различными параметрами (длины осей, плотность массы).
...На рисунке 2 представлена выбранная осесимметричная распределение отталкивающей тёмной материи. На рисунке 3 показано гравитационное поле, вызванное этой отталкивающей тёмной материей, вычисленное по описанному выше методу. Масштабы рисунков 1 и (2–3) различны, последние — увеличение. Указано соответствие масштабов. Как мы видим, распределение отталкивающей тёмной материи создаёт эффект локализации галактики как в направлении r, так и в направлении z. Рисунок 3 показывает соответствующую скорость вращения только для отталкивающей тёмной материи. Мы видим, что такое распределение отталкивающей тёмной материи позволяет достигать больших периферийных скоростей.
Рис.2: Выбранное распределение отталкивающей тёмной материи: набор толстых концентрических плоских эллипсоидов с плотностью** *r(r) d — диаметр эллипсоида.