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ダークマターのふるまい


ダークマター(消失質量体)のふるまい  

      物理独自理論研究シリーズ2  2020/12/29 S.Asada    追記、修正2021/06/25
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0.結論


ここでの結論としてダークマターとは主に電子ー陽電子結合体などの消失質量体である。それらは質量や体積を持たないので光速で移動し、通常物質と衝突、干渉もしない。しかし通常物質の原子核付近での重力や電気力相互作用でジグザグ運動となり、その結果、宇宙空間では銀河に長く拘束され高濃度で広く分布する。消失質量体の正体については「ダークマターの正体」を参照。


しかし銀河の中心部近くでは中心核ブラックホールに捕獲されるので、むしろ分布密度は低くなる。この様な原因で銀河周辺部に濃く分布したダークマターにより、特異な銀河外周部の回転運動(等速回転)が説明される。


銀河中心部の巨大ブラックホールはダークマターを捕獲することで急成長した。通常物質は速度が遅いのでブラックホールを短期間で巨大化させることは不可能だが、光速で移動するダークマター(消失質量体)なら、それが可能だ。



1.概要

私がここで言う消失質量体(ダークマター)とは結合エネルギーを極限まで放出して 質量がゼロになった物質であり、実際の候補として想定するのは主に電子-陽電子対や陽子-反陽子対,中性子-反中性子対などである。ダークマターの正体はこれだと私は思っている。


消失質量体の存在については ダークマターの存在証明 の中で既に証明している。ここではそのダークマターが一般物質に対してどの様に振舞うかを検証する。 その証明とやらは正しーの?


消失質量体の振舞いは特に興味深い。これらは3次元空間での体積と質量がゼロであり重力場を作る作用しか無いので我々が直接観測することは困難である。しかし宇宙スケールでは存在感が大きく出てくる。銀河宇宙の奇妙な回転問題や超銀河団の成因などに深くかかわっている可能性がある。

  

ここでは通常物質どうしの重力作用を、次に通常物質とダークマターとの相互作用,次にダークマターどうしの相互作用について検証する。次にダークマターが銀河宇宙の回転運動に与える影響について検討する。



 ご意見、ご指導よろしくお願いしまーす。 この飼い主はあまり難しい話には付いて行けないよ。中高生レベルでも十分に分かるようにやさしく解説してやってくれ

                                                                 

思考実験

                                 [図-1] 思考実験装置

                   


2.通常物質どうしの重力作用


まず通常物質どうしでの重力の作用について。図-1の実験装置でA,Bが通常の物質であったとする。すると重力に関するニュートンの近似式により大まかには


AとBの間に働く引力はF=G・MA・MB/r^2   G:重力定数 r:A,B間距離

従ってF=FA=FB となる。



3.ダークマターと通常物質の作用


図-1の実験装置でAは通常の物質、Bは質量を無くした物質(ダークマター)とする。


ダークマターBは通常物質Aの作る重力場から力を受けない。

AはBの作る重力場 g(B)=G・MTB/r^2 からF(A)=G・MTB・MA/r^2 の力を受ける。

するとBはAからF(A)と同じ反作用を受け引き合う。つまり通常物質同士の場合と同じ。



通常の星と通常物質Mの一般的運動は星の重力とMが周回することによる遠心力が釣り合って、Mは星の周りを回り続ける。(この表現は平易な言い方であり学術的ではない)


ダークマターDMと星の運動は、DMが質量を持たないので周回しても遠心力は働かない。また星の重力の影響も受けない。そのため周回運動にはならない。しかしダークマターは微弱だが重力場を作る。星は大きな質量をもつのでダークマターに対して引力が働く(落下しようとする)。


しかしその場合、ダークマターはその反作用を受けるので、ダークマターもまた星に向かって引力を受ける。しかしダークマターは慣性質量がゼロなので無制限に加速され、光速で星に向かって移動する。そのため星に対する引力は働かずゼロになる。つまりDMは星に対して何の影響も与えない。しかしDMの進路は変わる。


DMは星に向かうが体積、質量がゼロなので衝突はせず星を通過しようとする。しかし今度は逆方向の引力が発生しDMを引き戻そうとする。しかし重力場は光速でしか伝わらないので、光速で去ろうとするDMを引き戻すことはできず、DMはそのまま飛び去ってしまう。


つまり通常物質が多数分布していると、DMはそれらとの重力作用で進路が曲げられジグザグ運動になり長時間滞在する。するとDMの分布する総量が増え、大きな重力場を作るようになる。



4.ダークマターとダークマターの作用


ダークマターは重力場を作り、通常物質に重力的影響を与えるが、消失質量体同士には何の引力等も発生しない。従って消失質量体がいくら存在しても通常物質の様に集合する力は働かず、光速度で広く拡散していく。



5.銀河宇宙の異常回転問題に対する消失質量体の関与


ダークマター、たとえば電子ー陽電子結合体が銀河に近づくと星や星間物質との前記した相互作用で複雑に進路を変える。ここで通常物質と衝突すると主に重力的相互作用で進路を大きく変える。


銀河の星間物質や多くの星の近くを通過するときに強く進路が曲げられ、これらの中をジグザグで通過していく。ダークマターが銀河をまっすぐ通過すれば光速で数万年~数十万年で通過するが、ジグザグだと数千~数億年かかり、そのため多くのダークマターが銀河内に実質的に閉じ込められ大きな重力場を作る。しかし銀河中心部は中心のブラックホールに捕獲されるため、むしろダークマターの密度は低くなる。


このダークマターの銀河周辺への大量分布が奇妙な銀河自転運動の原因となっている。また銀河中心の巨大ブラックホールは主にダークマターを吸収して巨大化した。


ダークマターには主に電子ー陽電子対や陽子ー反陽子対,中性子ー反中性子対があるが、経験的にこの宇宙空間にはこれらが多数分布していると考えられる。これは高エネルギー光子により高エネルギー状態ができると、これらの粒子が対生成する事から推定される。


 この飼い主はダークマターの正体は消失質量体で決まりだと思ってるよー



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番外編

2物体間の引力は下記の式で表されるのが一般的だ(ニュートン力学)
2つの物質MAとMB干に働く引力 F=G・MA・MB/r^2:    G:重力定数
物体Aからrの距離での重力加速度 g(A)=G・MTA/r^2
物体Bからrの距離での重力加速度 g(B)=G・MTB/r^2

ニュートンの式は極端な状況でなければ、良い近似式として一般的に使用される。

重力は2物体間の力ではない。

全ての物質が作り出す重力場の中を質量は加速度運動をし、光は曲がった空間を直線運動する。光は直線運動だが、そのエネルギーは重力勾配の上下で減少したり増加する。

この空間にはダークマター(多くは電子ー陽電子結合体)であふれている。






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