В заголовке статьи имеется в виду, что не нужно искать то количество темной материи, которое необходимо для объяснения скоростной характеристики звезд в галактиках (для объяснения кривых вращения галактик). Начну с продолжения предыдущей статьи: "Открытие, изменившее представление о природе".
Для того, чтобы из объекта вращения произошло извержение газа, и он распался с возникновением новой системы, недостаточно одного условия, наступления равновесия сил, действующих на участке поверхности кольца наиболее удаленном от оси вращения. Для полного распада с возникновением новой системы необходимо ещё одно обязательное условие: в момент извержения газа, его скорость должна быть выше скорости убегания (первой космической скорости) для объекта с массой в момент начала его распада. Эта скорость рассчитывается по известной формуле:
V = (2GM/R)^0,5
В случае равновесия сил (условие равновесия изложено в указанной выше статье) только часть массы объекта вращения сможет покинуть объект на короткое время, а затем давление газа в полости кольца снизится, равновесие нарушится, и выброс газа прекратится. Полного распада в этом случае не получится. Что же необходимо, чтобы произошел почти полный распад вращающегося и сжимающегося объекта в виде кольца.
Для начала попробуем оценить вклад давления газа, которое образуется в полости кольца перед его распадом, в сообщенную этим давлением скорость распада вещества. Этот вклад давления был проведен на основании исследования многих узоров галактик, диск которых виден сверху, или, как говорят, видимых «плашмя». Исследование это поясню на узоре галактики, изображенной в начале этой статьи.
На узоре выбирается один ярко выраженный участок спирали. Из центра галактики проводится одна линия до пересечения с этим выбранным участком спирали, а другая линия проводится из центра под углом 90 градусов к первой линии до места пересечения её с выбранным участком спирали. Далее измеряются оба отрезка. Малый отрезок принимаем за единицу (это будет масштаб нашего измерения). Разница в длине между отрезками делится на длину малого отрезка (для вычисления его в принятом нами масштабе). Получаем величину пути, пройденному распавшимся веществом в радиальном направлении, в принятом нами масштабе : z
Теперь можно составить пропорцию, исходя из того, что за время поворота объекта вращения (кольца) на 90 градусов, его произвольная точка окружности с максимальным диаметром преодолела расстояние: 2*3,14*R/4 , или в принятой системе измерения это расстояние равно: 2*3,14*1/4 = 2*3,14/4 . За время этого поворота низвергающийся газ преодолел в радиальном направлении расстояние, определенное выше - z Можно считать, что отношение пройденных путей равно отношению скоростей (при равномерном движении это отношение строго равно). При малом угле поворота объекта распада (кольца) радиальная скорость выброса вещества могла почти не измениться.
Тогда можем записать соотношение: Vp/Vл = 4z/2*3,14 = 2z/3,14.
Для данной галактики были произведены следующие измерения, и получены следующие данные: длина малого отрезка равна 29 мм, длина большого отрезка равна 53 мм. При этих данных z = (53 - 29)/29 = 0,83 а Vp/Vл = 2*0,83/3,14 =0,53. То есть Vр = 0,53Vл
У других спиральных галактик это соотношение составляет в среднем около: Vр = 0,2Vл. Но наибольшее соотношение скоростей линейной и радиальной у кольцевых галактик. Так у галактики, известной как объект Хоага (снимок ее в первой статье), это соотношение составляет около: Vр = 0,94Vл (этого большего соотношения и следовало ожидать, поскольку процесс распада объекта вращения с образованием спиральной галактики наступает раньше из-за действия на объект вращения дополнительных сил, а кольцевые галактики образуются при распаде без действия дополнительных сил, сжатие объекта идет больше, и давление сжатого газа в объекте будет больше).
Если учесть, что линейная скорость вращения кольца (объекта) к моменту его распада достигает громадного значения, то радиальная скорость распада сопоставима по значению с линейной скоростью вращения объекта, и также должна достигать громадной величины. А в случае образования кольцевых галактик эти скорости почти равны. Поэтому давление газа, создаваемое при коллапсе, к моменту распада объекта вращения, оказывает существенное значение на процесс распада, и им нельзя пренебрегать. Это давление должно достигать очень значительных величин. Без давления газа в объекте (кольце), не возможен его распад. Поэтому только однозначный ответ следует на вопрос о состоянии вещества в кольце перед его распадом – это в основе газ, и находящиеся в нём тяжелые элементы. Создается же большое давление в объекте вращения следующим образом: на стадии сжатия объекта, нарастание гравитационной и центробежной сил идёт так быстро, что само положение равновесия сил в «слабом» месте как бы проскакивается, и сжатие продолжается по инерции. В момент прохождения положения равновесия в «слабом» месте действительно наступает прорыв газа, но сжатие объекта (кольца) не останавливается моментально, оно идёт стремительно дальше по инерции. Поэтому давление газа в кольце не падает при начале извержения газа. Более того давление газа даже возрастает. При стремительно быстром коллапсе возникает своего рода потенциальная яма – накопление энергии, за счёт стремительно нарастающей скорости вращения, пример которой подобен следующему графику:
За счёт этой потенциальной ямы давление газа в объекте распада (кольце) на начальной стадии извержения газа, не падает. То, что такой процесс проскока положения равновесия сил в одном «слабом» месте кольца происходит в действительности, видно на снимке следующей галактики:
Образовалась эта галактика, когда распад объекта вращения (кольца) произошел по всей поверхности кольца одновременно и в "слабом" месте и в "сильном" месте кольца. В результате распада галактика приняла форму полностью повторяющую форму объекта распада (кольца). Объект вращения во время распада успел повернуться лишь на малый угол (не более 30 градусов), в отличии от спиральных галактик, у которых угол поворота составляет от 540 до 720 градусов.
Но не только за счёт "проскока" положения равновесия сил в "слабом" месте кольца (объекта вращения) обеспечивается быстрое извержение газа из кольца. Когда наступает прорыв газа на наружной "стенке" кольца (слово стенка взято в кавычки потому, что как таковой ее нет в коллапсирующем кольце, как, к примеру, у баллона со сжатым газом), "стенка" с внутренней стороны кольца продолжает движение к основной оси кольца за счет сил центробежной и тяготения, и как бы "помогает" выталкиванию газа из полости кольца. Процесс распада, таким образом, идёт ещё и по принципу действия поршневого насоса. Причем очень эффективного насоса, так как сила тяготения и центробежная сила к моменту распада по величине достигают громадных величин, за счёт которых и происходит выталкивание газа.
Эти два процесса ("проскок" положения равновесия сил, и выталкивание газа по принципу действия поршневого насоса), происходящих при распаде объекта вращения в виде кольца, позволяют осуществить быстрый процесс распада и с большой радиальной скоростью выброса газа. Так в реальности громадная масса вещества, заключенная в кольце, и составляющая массу всей галактики, выбрасывается при распаде очень быстро. Так быстро, что за время распада объект вращения успевает повернуться всего лишь на 1,5 – 2 оборота, образуя спиральную галактику! А при распаде с образованием кольцевых галактик, за время распада объект вращения (кольцо) успевает повернуться лишь на угол не более 30 градусов.
И так распад объекта вращения произошел. Как же будет происходить дальнейшее движение высвободившегося газа с тяжелыми элементами, по прошествии времени, из которого возникнут звёзды и планеты?
Значение линейной скорости вращения газа в полости кольца после извержения газа сохранится. Если бы газу не была бы предана радиальная скорость (создавшимся давлением газа в полости кольца из-за его сжатия), то после извержения газ бы двигался по круговым, замкнутым орбитам. Но газ при распаде извергается под давлением в полости кольца, и приобретает скорость в радиальном направлении относительно распадающегося кольца. Поэтому после распада газ будет двигаться не по круговой орбите, а по спиральной траектории, удаляясь от места распада. То есть будет двигаться при неуравновешенных силах тяготения и центробежной. А возникшие впоследствии звёзды из газа, также будут двигаться при неуравновешенных силах. Назовём это первым законом движения звёзд в галактиках, который гласит: движение звёзд в галактиках происходит при неуравновешенных силах тяготения и центробежных.
Кинетическая энергия вращающегося объекта: Eкин= J w^2/2 после его распада станет постепенно переходить в потенциальную энергию расширяющейся системы. Тогда согласно, теоремы вириалы, можно записать:
V^2 = GM/R и V1^2 = GM/R1, откуда
V^2/V1^2 = R1/R
Обозначим через n = R1/R масштабный коэффициент, показатель увеличения линейных размеров расширяющейся системы. Тогда:
V1^2 = V^2/n или V1 = V/n^0,5 (1)
Выражение (1) представляет второй закон движения звёздных систем в галактиках. Его можно сформулировать следующим образом:
Квадрат скорости движения звездных систем в галактике уменьшается пропорционально увеличению линейных размеров расширяющейся галактики.
Но расширение в галактиках не может происходить бесконечно долго, так как кинетическая энергия вращающегося объекта имеет какое-то конечное значение, и эта энергия, переходя в потенциальную энергию расширяющейся системы, когда-то должна закончится. Поэтому расширение в галактике (галактиках) должно обязательно когда-то закончиться, и скорость звезд упадет до нуля. После этого галактика начнет сжиматься, так как силе тяготения не будет противостоять центробежная сила (при скорости звезд ноль, центробежная сила отсутствует). То есть эволюция галактик происходит в двух стадиях (фазах). После зарождения галактики, в результате распада объекта вращения, она находится в стадии расширения, постоянно увеличиваясь в размерах. При этом скорости движения звезд в галактике уменьшаются по мере расширения. Затем стадия расширения сменяется стадией сжатия, когда галактика уменьшается в размерах, с увеличивающимися скоростями движения звезд по мере сжатия. И соответственно второй закон движения звездных систем в стадии сжатия галактики будет:
Квадрат скорости движения звездных систем в галактике увеличивается пропорционально уменьшению линейных размеров сжимающейся галактики.
Используя второй закон движения звёздных систем в галактиках, определим соотношение сил тяготения и мгновенной центробежной, действующих на произвольно взятую звёздную систему, когда она находилась на расстоянии R от центра распада. А затем, для случая, когда она находилась на расстоянии 2R от центра распада. В этом случае масштабный коэффициент будет: n = 2R/R = 2, а значения центробежной силы и силы тяготения запишутся соответственно:
Fцб = mV^2/R и Fт = GMm/R^2,
подставляя значения скорости из формулы (1): V1^2 = V^2/2, получим величину центробежной силы: Fцб1 = mV1^2/R1 = mV^2/2*2R =mV^2/4R. То есть значение центробежной силы уменьшится в 4 раза в сравнении с начальным положением системы. Но и сила тяготения, действующая на звёздную систему при этом расширении, уменьшится также в 4 раза при постоянной массе галактики, согласно закону Ньютона: Fт = GMm/(2R)^2 = GMm/4R^2.
Такой же расчет проводим при расширении галактики и нахождении звёздной системы на расстоянии 4R. В этом случае:
R2 = 4 R, n = 4R/R = 4, V2^2 = V^2/4, тогда:
Fцб2 =mV2^2/R2 = mV^2/4*4R = mV^2/16R, а
Fт2 = GMm/R2^2 = GMm/(4R)^2 = GMm/16R
В этом случае уменьшение значений центробежной силы и силы тяготения в сравнении с соответствующими значениями начального положения также уменьшается равнозначно – в 16 раз.
Получается, что: соотношение между уменьшением силы тяготения и центробежной силой сохраняется постоянно на всём протяжении расширения галактики.
Это и есть третий закон движения звездных систем в галактике.
То есть на всей стадии расширения галактики, звёздные системы движутся при неуравновешенных силах тяготения и центробежных. Поэтому их траектории движения ни когда не выйдут на круговые, замкнутые орбиты. На протяжении всей стадии расширения, их движение и будет осуществляться по спиральным траекториям. Аналогичный вывод будет и для сжимающейся галактики. Только, в этом случае, такое движение будет происходить до момента, когда всё вещество галактики сольётся в кольцо, и газ начнёт сжиматься, создавая давление.
Таким образом мы подошли к главному выводу: не требуется вводить понятие "тёмной материи" для объяснения несоответствия скоростных характеристик звёзд в галактиках их гравитационному взаимодействию, потому что движение звёзд в галактиках происходит при неуравновешенных силах тяготения и центробежной. Скоростная же характеристика звезд (кривая вращения галактик) в точности повторяет распределение линейной скорости вещества во вращающемся кольце (линейная скорость вращения вещества в кольце значительно не отличается по объему кольца, так как радиусы минимальный и максимальный у кольца также не значительно различаются по их значению). ев извергающегося газа будут примерно одинаковы)пе извержения скорость газа будет несколько меньше скорости начального извержения газа. Такое извержение газа, из объекта вращения в виде кольца, как раз и будет соответствовать кривой вращения галактики, изображенной ниже:
Небольшой изгиб линии кривой вращения в начале графика, легко объясняется снижением давления выброса газа перед окончанием распада (центр галактики образуется из вещества, низвергшегося в конце распада объекта).
Не следует вести поиски "тёмной материи", которой не существует в природе. Это напрасный труд, и напрасно потраченное время. Ничего подобного не обнаружили за 20 лет поиска, и не обнаружат. А кривая вращения галактик объясняется гораздо проще.
Подписывайтесь, чтобы не пропустить следующие продолжения, среди которых будет описание с расчётом предполагаемого возраста нашей Вселенной.
