
<< 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
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) |




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 >> |