<< 12.2 Inflyacionnaya Vselennaya | Oglavlenie | 12.4 Obrazovanie krupnomassh... >>
12.3 Rost malyh vozmushenii
Rost malyh nachal'nyh vozmushenii plotnosti i metriki (gravitacionnye
volny) v rasshiryayusheisya Vselennoi obuslovlen dinamicheskim vzaimodeistviem
vozmushenii s izmenyayushimsya masshtabnym faktorom (parametricheskii rezonans).
Vse dliny voln izmenyayutsya proporcional'no masshtabnomu faktoru
. Na radiacionno-dominirovannoi
stadii rasshireniya (davlenie
)
vozmusheniya plotnosti
s dlinami voln men'she gorizonta ne rastut - oni predstavlyayut
soboi akusticheskie kolebaniya, amplituda kotoryh ne rastet iz-za
dissipativnyh processov.
Amplituda flyuktuacii plotnosti s razmerom bol'she gorizonta
na relyativistskoi stadii rastet proporcional'no kvadaratu
masshtabnogo faktora,
.
Na stadii dominirovaniya veshestva (nevzaimodeistvuyushie chasticy,
,
) amplituda vozmushenii
vozrastaet kak masshtabnyi faktor:
. Flyuktuacii metriki (gravtacionnye volny) v masshtabah
bol'she gorizonta ne rastut,
(E.M.Lifshic 1946).
 |
Ris. 12.1
Rost masshtabnogo faktora  i Habblovskoi dliny  v
zavisimosti ot vremeni na stadii de-sitterovskogo (inflyaciya) i
fridmanovskogo rasshireniya. Verhnii grafik - v terminah fizicheskoi dliny,
 , nizhnii - v soputstvuyushih
koordinatah  . Soputstvuyushaya habblovskaya koordinata 
sootvetstvuet chastice, skorost' udaleniya kotoroi ot nablyudatelya pri
rasshirenii ravnyaetsya skorosti sveta. Na stadii inflyacii soputstvuyushaya
Habblovskaya dlina eksponencial'no bystro umen'shaetsya so vremenem, na
fridmanovskoi stadii vozrastaet kak stepennaya funkciya vremeni. Eto znachit,
chto proizvol'naya dlina volny na stadii inflyacii ekponencial'no bystro
vyhodit za gorizont, a zatem rano ili pozdno
"vozvrashaetsya" pod gorizont na fridmanovskoi
stadii. |
Rost vozmushenii predstavlyal problemu v klassicheskoi Fridmanovskoi
kosmologii. Deistvitel'no, iz-za medlennogo rosta masshtabnogo faktora v
kazhdyi moment vremeni pod gorizont vhodyat vozmusheniya s dlinoi volny
. Na radiacionnoi stadii ih rost prekrashaetsya iz-za
dissipativnyh processov. V moment rekombinacii 
t.o. dolzhen
sushestvovat' spektr flyuktuacii plotnosti, kotoryi svyazan so spektrom
flyuktuacii temperatury reliktovogo izlucheniya
(tak kak udel'naya entropiya
). Posle
rekombinacii flyuktuacii plotnosti rastut kak masshtabnyi faktor, a flyuktuacii
temperatury ne menyayutsya. poetomu po izmereniyam velichiny 
segodnya
mozhno sudit' o flyuktuaciyah plotnosti k momentu rekombinacii. Tot fakt, chto
flyuktuacii reliktovogo izlucheniya izotropny (hotya uglovoi masshtab gorizonta
na moment rekombinacii 
poryadka 2 gradusov, sm. vyshe), estestvenno
ob'yasnyaetsya v modeli inflyacionnoi Vselennoi, poskol'ku v proshlom (do perioda
inflyacii) eti oblasti byli prichinno-svyazany. Flyuktuacii mikroskopicheskogo
razmera eksponencial'no rastut i uhodyat daleko za gorizont na stadii
inflyacii. Skazannoe poyasnyaet Ris. 12.1.
12.3.1 Gravitacionnaya (Dzhinsovskaya) neustoichivost'
Prichina vozniknoveniya struktur vo Vselennoi - razvitie gravitacionnoi
neustoichivosti iz malyh vozmushenii. Gravitacionnaya neustoichivost'
byla vpervye kolichestvenno rassmotrenna Dzhinsom v 1902 g. Fizicheskaya
prichina etoi neustoichivosti -
gravitacionnoe prityazhenie. Esli na fone odnorodnoi
plotnosti 
voznikaet malaya flyuktuaciya 
s harakternym razmerom 
, to
ona budet rasti, esli gravitacionnoe prityazhenie (
) prevyshaet gradient
sil davleniya (
). Po poryadku velichiny ravnovesie narushaetsya,
kogda harakternoe vremya razvitiya neustoichivosti (vremya svobodnogo padeniya
) okazyvaetsya men'she vremeni
rasprostraneniya vozmushenii v srede, 
, gde 
- skorost' zvuka.
Inymi slovami, esli masshtab vozmushenii (harakternaya dlina)
bol'she kriticheskogo (dzhinsovskogo) znacheniya,
, nachinaetsya rost plotnosti.
(Tochnoe znachenie kriticheskoi dliny volny, poluchennoe Dzhinsom, na
faktor 
bol'she etoi prostoi ocenki).
Dlya ideal'nogo gaza
,
i
. Inogda govoryat o Dzhinsovskoi
masse - kolichestvu veshestva, zaklyuchennogo v ob'eme s harakternym
razmerom 
:
Proizvol'noe maloe
vozmushenie plotnosti mozhno vsegda razlozhit' v ryad Fur'e i sledit' za
povedeniem otdel'nyh garmonik. Esli naidetsya hotya by odna garmonika,
rastushaya so vremenem, eto budet svidetel'stvovat' o neustoichivosti.
Tochnoe reshenie (Dzhins) daet dlya garmonik s volnovymi vektorami
 |
(12.6) |
 |
(12.7) |
 |
(12.8) |
- nekotoraya funkciya koordinat. Eto oznachaet, chto
neustoichivost' (pri malyh 
)
razvivaetsya eksponencial'no s odinakovym harakternym vremenem
vo vseh masshtabah, prevyshayushih kriticheskii
(dzhinsovskuyu dlinu volny).
Na stadii radiacionno-dominirovannoi plazmy 
(
-
skorost' sveta),
i
- poryadka razmera gorizonta, t.e. na etoi stadii vozmusheniya
s dlinami voln
ne vozrastayut, a predstavlyayut
soboi zvukovye kolebaniya. Dissipaciya etih kolebanii proishodit iz-za
fotonnoi vyazkosti. Odnako flyuktuacii plotnosti s dlinoi volny bol'she gorizonta
vozrastayut kak kvadrat masshtabnogo faktora
.
Na stadii dominirovaniya
veshestva (,
) amplituda vozmushenii
vozrastaet kak masshtabnyi faktor:
(E.M.Lifshic 1946).
Primer Massa Dzhinsa posle rekombinacii. Skorost' zvuka posle
rekombinacii padaet do
, gde 
- temperatura sredy,
- massa atoma vodoroda. Podstavlyaya chislennye znacheniya
nahodim: 
km/s,
g/sm
,
sm,
, t.e.
poryadka massy sharovogo skopleniya. Vozmusheniya bol'shego masshtaba dolzhny
byli by narastat'. Odnako iz-za dissipacii korotkovolnovyh vozmushenii
v plazme na moment rekombinacii "vyzhivayut" vozmusheniya s masshtabom
, poetomu pervymi nachinayut razvivat'sya vozmusheniya
v masshtabah skoplenii galaktik.
<< 12.2 Inflyacionnaya Vselennaya | Oglavlenie | 12.4 Obrazovanie krupnomassh... >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika
Publikacii so slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
