螺旋结构

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 本文讨论了螺旋结构以及正负质量的分布。
  • 在多个约翰斯时间尺度上观察到了共轭质量的稳定分布。
  • 引入旋转对系统稳定性产生了影响,需要离心力与压力之间达到平衡。

螺旋结构 宇宙学中的幽灵物质.6: 螺旋结构。(p6)

10-b):其对应的负质量分布。

. 10-c:两者叠加。 叠加分布。

F. Lhandseat 表明,这种共轭正负质量的分布可以在大量约翰斯时间尺度内保持稳定。

6)引入旋转。

尝试给中心的正质量集团赋予旋转运动是很有吸引力的。但此时在二维情况下没有可用的解析解。F. Lhanseat 决定经验性地引入如下初始旋转曲线(在中心趋向于刚体旋转,在外围趋向于零):

11:初始旋转曲线轮廓

离心力倾向于破坏系统的稳定性。若要平衡离心力,可以降低压力(旋转正质量子系统中的热速度),或通过增大 m 值来增强约束效应。但正如 F. Lhandseat 所示,由于点数相对较少,增大该参数会产生人为伪影。若尝试用 m > 5 来平衡离心力,晕状结构与星团将相互交叉。此时,晕会转变为星团,反之亦然。

其解释如下:星团和晕这两个集合无法被视作连续的气体质量。它们仅仅是有限数量的点组成的集合。由于其排斥作用,晕(自吸引)倾向于压缩星团(正质量集团与负质量晕彼此相互排斥)。这可以类比为筛子对土豆泥的作用。筛子上有孔。

12-a:带有小孔的筛子,可平衡土豆泥重量带来的压力。

压缩过程的效率取决于这些孔的直径。若孔较小,我们这个球形筛子能有效约束中心的“土豆泥”质量。若孔太大,土豆泥就会穿过筛子,如图 12-a 和 12-b 所示。

.

12-b:当孔太大时,筛子无法留住土豆泥:它们会穿过筛子。

如果减少模拟中涉及的点数,m 的最大值会变得更小,因为负物质分布中的“孔”会变得更大。在此我们触及了该数值模拟的一个根本性限制,正是由于这种伪影所致。当仅有 2×10,000 个点时,若 m 超过 5,星团将穿过晕并发生弥散。若使用更多点数,本可实现更强的约束效应,但我们的机器基本性能限制了这一点。

无论如何,F. Lhandseat 经验性地调整了条件,发现当特征旋转速度(最大值)约为星团中平均热速度的十分之一时,结果看起来良好,这意味着旋转能量小于压力能量。从物理角度看,引力主要由压力平衡,而非离心力。在这种条件下,轨道摆动频率等于 1。