спіральна структура матерії, тіньова матерія, астрофізика.6. Спіральна структура. (p1)
Коментарі.
Ця робота була зроблена у 1994 році. Вона стала можливою лише завдяки Фредеріку Ландшату, який тоді був студентом німецького центру з фізики елементарних частинок DAISY, що мав доступ до потужної обчислювальної системи. Робота була виконана повністю в таємниці. Коли він захистив дисертацію з систем збору даних і перейшов до іншого центру, ця діяльність була припинена. З того часу жодна додаткова робота не була виконана, і нам не вдалося зацікавити французьких дослідників, які мають відповідні обчислювальні можливості, цією темою досліджень.
Якщо команда, в Франції чи за кордоном, захоче відновити ці експериментальні дослідження, ми будемо дуже раді. Цей експеримент був поданий багатьом науковим журналам з рецензуванням, кожного разу разом із фільмом, що демонструє народження стрічкової галактики, хоча й дуже вражаючим. Але жоден із них не надав його рецензентам, обмежившись стандартними відповідями типу:
- Вибачте, ми не публікуємо гіпотетичні роботи.
Цей експеримент — лише груба ескіз. Галактика — далеко не система, що може бути зведена до однієї популяції точкових мас. Крім того, спіральна структура не впливає на всю галактику, а головним чином на міжзоряний газ, оскільки перша популяція набагато менш чутлива до цього явища. Тому необхідно розглядати моделювання з двома популяціями, що описують саму галактику. Також слід врахувати, що галактика має вигляд, якщо ця модель є правильною, тобто оточена відштовхувальною та відносно гарячою матерією.
Параметри, що визначають початкові умови, дуже багато: співвідношення середніх густин, швидкість хаотичного руху в двох середовищах, профіль густин у галактиці, профіль швидкостей. Перехід до 3D викликає проблему недостатньої потужності сучасних систем.
Що ж слід вивчити з такої дослідницької роботи?
-
Сценарій формування спіральних галактик, при якому явище є постійним, а не «тимчасовим», як у теорії французької дослідниці Франсуази Комб. Структура утворюється досить швидко, ймовірно, відразу після народження галактики.
-
Збереження такої структури протягом багатьох обертів. Відомо, що інші моделі стикаються з труднощами у підтримці спіральної структури. Це дисипативне явище — як на початковій фазі, що нагадує динамічне тертя, так і на наступній, домінуючій приливними ефектами. Під час гальмування на першій фазі кінетичний момент, втрачений галактикою, передається навколишній тіньовій матерії. Пізніше цей перехід мінімальний.
-
Наявність тіньової матерії створює бар’єр потенціалу на периферії, де її відштовхувальна сила є найбільшою (як у випадку обмеження галактики, що дозволяє периферійним швидкостям бути високими, див. статтю «Відштовхувальна темна матерія», Геометрична фізика A, 3). Це може пояснити, чому точкові маси, що прискорюються процесом дисипації, не виходять за межі галактики.
-
Цікаво, що при невеликих змінах початкових умов (особливо співвідношення мас) спіральна структура еволюціонує у напівсферичну структуру, типову для спостережень галактик.
-
У наступних роботах ми вивчимо вплив спільних флуктуацій метрик, що змінюють співвідношення ефективних мас двох видів матерії. Коли ефективна маса тіньової матерії зменшується, обмеження галактики страждає, і вона розпадається. Ми моделювали це явище у 1994 році і отримали зображення неправильних галактик (але не можна сказати, що існує «типова неправильна галактика»). Збільшення ефективної маси тіньової матерії, якщо воно може бути пов’язане з явищами QSO та галактиками Сейферта через її вплив на міжзоряний газ, може, якщо триває достатньо довго, перетворити «сферичні структури» у спіральні галактики, при цьому «гілки» ніби «розгортаються».
Незважаючи на те, що такі захоплюючі дослідження могли б стати основою для багатьох дисертацій, вони залишилися незавершеними.
