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宇宙学模型:双大爆炸。(第2页)

VLS:宇宙的超大尺度结构。

...正如我们在研究中所展示的,两个宇宙的联合演化并不相同。幽灵宇宙具有更高的质量密度 r* 和更高的温度 T*。我们决定研究这种混合物中的联合引力不稳定性,在此回顾:

  • m 吸引 m(牛顿定律)

  • m* 吸引 m*(牛顿定律)

  • m 和 m* 相互排斥(“反牛顿”定律)。

关于引力不稳定性(金斯不稳定性)的几点说明。

...考虑单一群体,一组质量 m。该介质的质量密度为 r。它还具有(平均)热速度 Vth。

...假设在某处存在一个特征跨度为 f 的空间区域,其中密度较高。见图 (147)。
(147)

...热速度倾向于消散这种质量集中,相应的特征弥散时间为:
(148)

...现在想象这种热速度为零。该团块倾向于坍缩。可以计算出特征坍缩时间:
(149)

...另一方面,任何团块都倾向于吸引周围物质并生长。如果特征吸积时间(特征坍缩时间)小于弥散时间,这种扰动将会增长。:
(150)

我们得到一个特征长度:
(150-a)

称为金斯长度。

...任何跨度大于此特征金斯长度的质量集中都会增长并形成团块。较小的则会消散。

...当物质团块形成时,后者升温,从而提高了内部压力。最终,内部压力阻止了这一过程。

...人们可能会认为,引力不稳定性,即金斯不稳定性,形成了星系、恒星等。但这并非如此简单。例如,在标准模型中,当 t < 500,000 年时,物质与辐射混合物的温度高于 3000°K。此时物质(75% 氢,25% 氦)完全电离。

...辐射(电磁波)很难穿过电离气体。当宇航员处于再入过程时,其飞船被炽热、完全电离的气体包围数分钟。此时无法进行无线电通信,因为电磁波无法穿过包围飞船的电离气体壳层。

...光线是一种电磁波。它作用于自由电子,而非束缚电子。电离气体含有大量自由电子。中性气体则没有。这就是为什么当宇宙温暖且处于电离状态时,辐射与物质强烈耦合。

...在物质中,绝对温度 Tm 是热速度的度量:
(150-b)

其中 k 是玻尔兹曼常数(k = 1.38 × 10⁻²³)。

当:

  • 物质与辐射紧密耦合

  • 辐射占主导(标准模型 t < 500,000 年)

则:
(150c)

但:
(150d)

金斯长度遵循:
(150-e)

...最后一点对应于膨胀过程 R(t) 中的质量守恒要求。我们看到金斯长度随 R(t) 变化。因此,宇宙越年轻,倾向于形成的团块尺寸就越小。

...当 t < 500,000 年时,辐射阻止了团块的形成。但在解耦之后,物质团块可以立即形成。让我们计算它们的质量。它是:
(150-f)

...即:100,000 个太阳质量(球状星团的典型质量)。

...根据这一图景,球状星团将在解耦后最先形成。被视为这些星团集合的星系随后出现,依此类推....

...但这一切都发生在快速膨胀的宇宙中。我们不知道如何计算它,也不知道如何描述膨胀宇宙中的引力不稳定性。此外;我们也不知道如何在膨胀宇宙中定义牛顿定律。

...总之,关于星系的诞生,我们有几种图景。一些人认为恒星先形成,然后是星系。另一些人则持相反观点...

...遵循这种等级结构的一般思想,人们认为,如果星系组织成星系团(如后发座星系团、室女座星系团),那么在更大的尺度上,这些星系团应该属于某些超星系团。但观测结果(1977年)揭示了一种完全不同的结构。见图 (151):
(151)

...星系排列在巨大的空洞周围(典型大小为 100 光年)。在超大尺度(VLS)上,宇宙看起来像连接的肥皂泡。星系团对应于三个“褶皱”的交点。见图 (152)。

...今天,解释这样的结构仍然困难。遵循俄罗斯人泽尔多维奇(Zel'dovitch)的初始想法,梅洛特(Mellot)进行了三维数值模拟。但获得的单元在时间上不稳定。它们迅速消失,除非使用特设的冷暗物质分布来稳定系统。

...物质-排斥性幽灵物质模型为这一现象提供了另一种解释。见我们的论文:
J.P. Petit, P. Midy 和 F. Landsheat:物质、幽灵物质与天体物理学。5:二维数值模拟结果。VLS。关于星系形成可能图景的探讨。几何物理 A, 8, 1998.