спиральная структура Материя, теневая материя, астрофизика.6:
Спиральная структура.(p10)
- Влияние различных параметров.
Как уже упоминалось ранее, значения параметров очень острые. Если отойти слишком далеко от них, спиральная структура больше не будет появляться. Никакого равновесия не будет достигнуто. Мы попытались вычислить несколько симуляций вокруг этих оптимальных настроек. Давайте здесь кратко представим наш опыт:
-
Эпициклическая частота определяет количество рукавов. Значение w = 1 дает структуру с двумя рукавами, а w = 2 — с четырьмя. Когда она находится между двумя целыми числами, спиральная структура становится очень неопределенной.
-
Соотношение отрицательной и положительной массы m контролирует кривизну рукавов. Структура из предыдущего примера соответствует m = 3.
При m < 3, гало нестабильно и рассеивается до появления спиральной структуры. Это означает, что диссипативный процесс (динамическое трение) нагревает положительную материю, которая уходит через гало.
Для значений выше 3, галактика становится все более компактной. Вокруг пяти появляется руль. Барная спиральная структура дополняет это. Для более высоких соотношений массы m кластер находится под слишком большим давлением, и спиральная структура, кажется, не жизнеспособна (но, как было отмечено ранее, это может быть артефактом из-за относительно небольшого количества точек).
Различные схемы галактик были нарисованы на рисунке 15, в зависимости от отношения массы. Влияние параметров и (связанных с термическими скоростями) не исследовалось.
Рис. 17:** Схематичный дизайн крупной галактики против отношения массы** .
- Заключение.
Эти результаты выглядят интересно, но мы должны быть скромны по нескольким причинам. Во-первых, мы имеем дело с 2D-симуляциями, а не с 3D-симуляциями. Строго говоря, это не описывает поведение массовых точек, расположенных в плоскости, погруженных в собственное гравитационное поле, а поведение "нитей", взаимодействующих через гравитационные (и антигравитационные) силы. Это происходит из-за формы уравнения Пуассона (36), которое относится к трехмерной среде. Мы можем только надеяться, что полные 3D-симуляции, применяющиеся к плоской системе с z-движениями, дадут похожие результаты.
Предположим, что это так. Эта модель предполагает новый механизм, который будет приводить к спиральной структуре галактик. Мы находим два режима. Сначала динамическое трение замедляет центральное ядро. Затем процесс гравитационного резонанса приводит к системе, и формируются рукава из-за приливных эффектов. Они не рассеиваются из-за тепловых эффектов, как в других работах (отрицательное гало действует как барьер и предотвращает их рассеяние). Эти структуры остаются стабильными на впечатляющем количестве оборотов (50). На самом деле, их происхождение довольно различно. Мы находим бары, дизайн руля. Кажется, это перспективный способ исследования.
С другой стороны, эта "2D-галактика" не имеет газа. В основном, она состоит из 10 000 "звезд" или "групп звезд". Взаимодействие со вторым набором из 10 000 объектов (чья природа не уточнена, за исключением того, что у них есть отрицательная масса) дает нелинейный эффект, спиральный узор. Если мы сможем добавить в эту систему немного газа с положительной массой (на порядок меньше массы "звездного материала": 10 000 объектов с положительной массой), и элементы которого будут иметь более низкую термическую скорость, этот газ должен вращаться быстрее, чтобы уравновесить гравитационную силу и компенсировать слабость эффекта собственного давления. Этот газ должен реагировать на неоднородное поле, вызванное "набором звезд", и усилить спиральную структуру. Если бы разница скоростей между газом и звездным материалом была большой повсюду, это должно было бы создать спиральную волну удара, как наблюдается. Если бы такая программа могла быть реализована, мы могли бы получить более реалистичное описание галактики.
Ссылки
[1] PETIT J.P.: Эффект недостающей массы. Il Nuovo Cimento B Vol. 109 Июль 1994, стр. 697-710
[2] PETIT J.P. : Космология двойной Вселенной. Астрофизика и космическая наука, .....(1995), 35 страниц, принято 8-е февраля 1995 г. Ожидается публикация (предварительный отчет приложен)
[3] Infeld Phys.Rev. 68 (1945) стр. 250-272
[4] Lévy-Leblond J.M. "Существовал ли Большой Взрыв?" Ann. J. Phys. 58 (1990) стр. 156-159
[5] Misner "Абсолютное нулевое время" Phys. Rev. 186 (1969) стр. 1328 1333
[6] Duke "Принцип максимума и инвариантность при преобразовании единиц". Phys. Rev 125 (1961) стр. 2163-2167
[7] B.Lindblad, Handbuch der Physik, 53, (1959) 21
[8] C.C. Lin и F.H.Shu : Astrophysics and Gen. Relat. Vol.2 Gordon и Breach Sc. Publ. 1971, стр. 235
[9] Toomree A. (1981) Структура и динамика нормальных галактик. Издательство Кембриджского университета, стр.111
[10] Toomree A. и Toomree J. (1972) Astrophys. J. 178, 623
[11] A.Toomree, Ann. Rev. Astronom. Astrophys. 15 (1977) 437
[12] E.Athanassoula : Спиральные и бары, управляемые спутниками. Международный астрономический союз. Симпозиум № 146 (1991)
[13] A.Toomree Astrophys. J. 158 (1969) 89
[14] R.H.Miller и B.F. Smith, Astrophys. J. 277 (1979) 785
[15] F. Hohl, Astrophys. Sp. Sc. 14 (1971) 91
[16] Holmberg E. (1941) Astrophys. J. 94, 385
[17] B. Sundelius и K.J. Donner : Взаимодействующие галактики, Динамика дисковых галактик (1991) Sundelius ред. стр. 195
[18] S. Engström : Скорости особенностей в численных симуляциях., Динамика дисковых галактик (1991) Sundelius ред. стр. 332
[19] A.Toomree Ann. Rev. Astron. Astrophys. 15 (1977) 437.
[20] S.Chapman и T.G. Cowling : Математическая теория неоднородных газов. Издательство Кембриджского университета (1970)
[21] R.Adler, M.Bazin & M.Schiffer : Введение в общую теорию относительности. Mc Graw Hill 1975 стр. 122-123
[22] J.P.Petit и P.Midy : Отталкивающая темная материя. Геометрическая физика A, 3, март 1998.
Благодарности :
Эта работа поддерживается французским CNRS и компанией A. Dreyer Brevets et Développement.
Зарегистрировано в заклеенном конверте в Академии наук Парижа, 1998.
Комментарии.
Эта работа датируется 1994 годом. Она стала возможной только благодаря Фредерику Ландшату, который в то время был студентом центра немецкой физики частиц DAISY, имел доступ к мощной системе. Она была выполнена полностью незаконно. Когда, защитив диссертацию о системах сбора данных, он перешел в другой центр, эта деятельность была прервана. С тех пор не было выполнено никаких дополнительных работ, и мы не смогли заинтересовать французских исследователей, обладающих соответствующими вычислительными средствами, в этом направлении исследований.
Если какая-либо команда, в Франции или за границей, захочет возобновить эти исследовательские работы, мы будем очень рады. Эта работа была отправлена в множество рецензируемых журналов, каждый раз сопровождаясь фильмом, демонстрирующим появление барной галактики, хотя и очень убедительным. Но ни один из них не отправил ее рецензенту, ограничившись стандартными ответами вроде:
- Сожалеем, мы не публикуем спекулятивные работы.
Этот эссе является лишь очень грубым наброском. Галактика не является, далеко не, системой, сводимой к одной популяции массовых точек. Кроме того, явление спиральной структуры не затрагивает всю галактику, а в основном межзвездный газ, поскольку население I гораздо менее чувствительно к явлению. Следовательно, необходимо рассматривать симуляции с двумя популяциями, описывающими саму галактику. Также необходимо представить галактику, как она выглядит, окружающая ее теневая материя, если этот модель действителен, то есть окружена отталкивающей материей и относительно теплой.
Параметры, модулирующие начальные условия, многочисленны. Отношение средних плотностей, скорость возбуждения в двух средах, профиль плотности в галактике, профиль скоростей. Переход к 3D ставит проблему мощности современных систем, недостаточной...