Космология двойной Вселенной, тёмная материя, астрофизика. 5: Результаты численных 2D-симуляций. ВЛС. О возможной схеме формирования галактик.
Комментарий:
...Эта статья входила в состав того, что было представлено в A & A в октябре 1996 года. Эта часть была подробно проанализирована анонимным рецензентом журнала, который задал огромное количество вопросов в течение десяти месяцев нашего диалога, который, впрочем, был очень вежливым, и сожаление о том, что он был так резко прерван редактором журнала, не может быть выражено достаточно сильно. В случае такого модели сразу возникает вопрос о возможных наблюдательных подтверждениях. Для этого нужно придумать космологические тесты, эффекты, влияющие на космический фон, которые в основном были бы вызваны скоплениями тёмной материи, предположительно находящимися в центре крупных пустот, вокруг которых распределены галактики. Средний диаметр этих скоплений сильно зависит от выбранных «начальных условий». Если увеличить температуру T* тёмной материи, их диаметр возрастает. Ниже представлены результаты, полученные при более высоких температурах.
Рис. 1: Скопления тёмной материи.
Рис. 2: Здесь наложены на обычную материю.
Рис. 3: Ячеистая структура материи.
Обратите внимание (из статьи):
(23)
что вероятность затмения на заданном расстоянии r быстро уменьшается с ростом среднего диаметра f скоплений. Величина d — это фиксированный параметр (средний размер пузырей в ВЛС). В результате для обычной материи получается более регулярная структура. Однако масштаб таких скоплений был бы настолько велик, что они могли бы затмевать даже относительно близкие галактики, находящиеся на расстоянии менее одного миллиарда световых лет. Известно, что их эффект на свет — это отрицательная линза, эквивалентный наблюдению сцены сквозь расходящуюся линзу. Эффект заключается в уменьшении кажущегося диаметра объектов на заднем плане и их концентрации. См. рис. 4, 5 и 6.
Эффекты положительной и отрицательной гравитационной линзы.
Рис. 5: Аналогия с оптикой.
Рис. 6: Эффект на заднем плане.
Это создало бы для высоких красных смещений иллюзию изобилия карликовых галактик. Однако, как показывают наблюдения, именно это и наблюдается. Классически астрофизики полагают, что когда Вселенная была моложе, по неясной причине сначала сформировались карликовые галактики, а затем появились более массивные объекты за счёт «каннибализма» между галактиками. Настоящая модель представляет альтернативную интерпретацию этого аспекта наблюдений с высоким красным смещением.
Если такие скопления тёмной материи существуют, какова может быть их структура? Мы можем лишь гадать. Во всяком случае, в нашем представлении всё формировалось одновременно: ВЛС, скопления и галактики. То, что мы рассматриваем проблему именно таким образом, то есть исходя из «начальных условий», рассчитанных «после расширения», само по себе является ошибкой. Нужно было бы учитывать все явления одновременно. Но мы не знаем, как подойти к этой задаче (во всяком случае, с 1994 года, с тех пор как Фредерик Ландшёйт больше не имел доступа к мощной вычислительной системе, у нас больше нет вычислительных возможностей).
Если бы мы могли, возможно, мы смогли бы построить более согласованную модель возможного формирования и эволюции таких скоплений. В этой статье мы предложили модель формирования галактик: именно потому, что материя сжималась в тонкие пластины, она могла эффективно рассеивать энергию за счёт излучения. Затем, резко став неустойчивой, она конденсировалась в протогалактики. Окружающая тёмная материя была бы вытеснена в межгалактическое пространство, где немедленно оказывала бы противодавление на молодые галактики (эффект недостающей массы). Однако относительно высокая температура тёмной материи в этих местах обеспечивала бы достаточную однородность, чтобы не вызывать заметных эффектов отрицательной линзы. Напомним, что гравитационная линза не действует, когда материя проходит через однородную среду, независимо от её плотности.
Было бы чрезвычайно интересно смоделировать, хотя бы в 2D, взаимодействие галактик, расположенных в этих пустотах тёмной материи (которые, очевидно, сопровождают их в движении). Логически, если галактики приблизятся достаточно близко, и пустоты соприкоснутся, это облегчило бы их слияние (merging). См. предложенную схему на рис. 7.
Предложение схемы слияния двух галактик.
Если материя, после сжатия в тонкие пластины, смогла породить галактики благодаря эффективному охлаждению, то для более плотных, возможно, сфероидальных скоплений это было бы невозможно. В принципе, и это будет рассмотрено в других статьях, нет принципиальной разницы между обычной материей и тёмной материей. Обе состоят из ядер, протонов, нейтронов, электронов, атомов, а также соответствующих античастиц (в статье [15] показано, что двойственность материя-антиматерия также действует в тёмной Вселенной). Однако для описания такой среды нам нужно иметь некоторые представления о первичном нуклеосинтезе, происходящем в тёмной материи, то есть уметь с относительной точностью описать её радиационную фазу. Тогда она могла бы состоять из водорода и гелия, образованных в результате первичного нуклеосинтеза, в количестве, несравнимом с обычной материей.
Тогда мы могли бы сравнить скопления с гигантскими протозвёздами. Количество тепла, при одинаковой температуре, пропорционально кубу радиуса объекта, а излучающая поверхность — квадрату радиуса. Каким будет время охлаждения таких скоплений? Возможно, оно будет намного больше возраста Вселенной. Таким образом, этот первичный газ тёмной Вселенной никогда не смог бы достаточно рассеять тепло за счёт излучения, чтобы сжаться до состояния, при котором началась бы термоядерная реакция (минимальная температура — 700 000 градусов).
Тогда можно предположить, что тёмная Вселенная не содержит элементов тяжелее гелия, поскольку не могла породить звёзды, где их можно было бы создать. Эти скопления для путешественника, проникающего в этот антимир, были бы просто гигантскими массами газа, излучающими в красной и инфракрасной областях.
Однако в других работах мы предложим, что нейтронные звёзды, достигшие критической массы, могли бы выбрасывать материю в тёмную Вселенную, создав гипертоннель, либо мягко, либо при более резких переносах, например, вызванных слиянием двойной системы из двух нейтронных звёзд, вращающихся вокруг общего центра масс. Известно (работы Тибод-Дамура), что излучение гравитационных волн замедляет их вращение. Такие слияния, похоже, неизбежны.
Такие переносы обогатили бы тёмную Вселенную тяжёлыми элементами. Всё это, мы подчёркиваем, на данный момент лишь чистая гипотеза. Мы предполагаем, что при резком переносе большая часть массы была бы выброшена в тёмную Вселенную, где она осталась бы, в то время как нейтронная звезда просто превратилась бы в тёмную нейтронную звезду. В случае непрерывного выброса материи, из-за «переполнения», она рассеялась бы в тёмной Вселенной, отталкиваясь от нейтронной звезды, из которой она произошла, оставшегося...