Dnes předvedeme model rotace časoprostoru, jehož fungování si může každý snadno ověřit.
Obr.1 Rotující pánev, voda i kávaDudr
V minulém článku jsme napsali, že část Galaxie ve vzdálenosti 3 až 8 kpc od středu rotuje podkeplerovskou rychlostí, tedy by tam mělo dojít ke gravitačnímu zhroucení. (1)
Tím máme na mysli, že u stabilní kruhové rotace se rovná gravitační zrychlení odstředivému:
G . Men / R2 = V2 / R
Kde G = gravitační konstanta
Men (enclosed) je hmota obsažená v kouli o poloměru R
V = oběžná rychlost
Z toho pak můžeme vypočítat: Men = V2 . R / G
To je hmota, která způsobuje zmíněnou gravitaci zatímco hmota, která je vně této koule na ni nemá vliv. Její účinky se navzájem ruší.
Tento problém se snaží řešit např. Nick Strobel tak, že na jeho diagramu (2) žádná podkeplerovská rotace není, pouze nadkeplerovská.
Podle jeho grafu je keplerovská rychlost viditelné hmoty 140 km/s pro R = 14 kpc, což je poloměr galaktického disku. Z toho lze vypočítat
Men = 63 mld. Sluncí
A to je málo. Podle Wikipedie je tato hmotnost 200 mld. Sluncí.Toto řešení proto musíme odmítnout.
Nyní se věnujeme tomu, jak by bylo možno vyřešit tento problém, protože temná hmota jej neřeší, zde je totiž přebytek viditelné hmoty pro naměřenou rychlost rotace.
Rotace časoprostoru kolem jedné rotující černé díry je zpracována velmi důkladně. Však také na tom pracovali nejlepší matematikové světa zhruba 40 let. My se však zabýváme rotací časoprostoru v galaxiích a to je poněkud složitější. Tedy to musíme hodně zjednodušit.
V. Ullmann uvádí:
Rotace černé díry se na vnější geometrii prostoročasu projevuje strháváním (unášením) lokálních inerciálních soustav, které nutí volná tělesa vykonávat rotační pohyb kolem černé díry, a to tím více, čím blíže jsou k rotující černé díře . Je to podobné, jako když koule rotující ve viskózní kapalině strhává do rotace kapalinu v blízkosti svého povrchu.(3)
Budeme se zabývat asi tak 230 miliardami koulí, které rotují nejen kolem své osy, ale také kolem středu Galaxie, a k tomu přidáme nějaké mlhoviny a mračna prachu a plynů, která také v Galaxii rotují.
Jako viskózní kapalinu použijeme obyčejnou vodu, která plně vyhovuje.
A nyní již k slíbenému modelu:
Je to nerezová pánev s rovným dnem o průměru 25 cm ( 250 kly ), která je naplněna vodou a spočívá na axiálním kuličkovém ložisku ( místo něj lze použít i normální gramofon). Ve vodě je pak zmíněných 230 miliard zrnek, prachu a atomů z jemně mleté použité kávy.
Na tomto modelu snadno předvedeme, jak může rotující prostředí eliminovat odstředivou sílu rozptýlené hmoty, pokud je toto prostředí v průběhu rotace na svém vnějším obvodu a povrchu lehce brzděno jiným prostředím. A zde bude brzděno stěnami té pánve.
Na obr. 1 je rotující pánev s vodou i kávou, která byla napřed ve vodě rozmíchána a nyní je vidět, že odstředivá síla zde spolehlivě funguje a zrnka kávy se jejím působením shromažďují na obvodu .
Na obr. 2 již byla tato rotující pánev zastavena, takže rotuje pouze voda s kávou a vlivem tření rotace postupně ustává. Přitom káva se shromažďuje uprostřed, tedy zmíněná odstředivá síla je rotující vodou zcela eliminována. Průměr takto vzniklého disku je 10 cm (100 kly) což představuje galaktický disk.
U skutečné Galaxie pak stačí odmyslit zmíněnou vodu a nahradit ji obyčejným rotujícím časoprostorem, který pak eliminuje příliš velkou odstředivou sílu a temnou hmotu k tomu nepotřebuje. Stejně tak ovšem může bránit gravitačnímu kolapsu.
Prameny:
(1) http://goo.gl/R5J7n(2) http://www.astronomynotes.com/ismnotes/s7.htm (3) http://astronuklfyzika.cz/Gravitace4-4.htm
