(Facebook投稿記事)
シリーズ宇宙物理学の基礎第1巻「宇宙流体力学の基礎」、読了。
2月末から読み始めて今日読み終わったため、かなりの長距離ランでした。
写真には載せませんでしたが、内容はこれでもかというぐらいに数式がてんこ盛りであり、インテグラル(積分：傾向に沿って掛け算すること)から、ナブラ(3方向のラウンドの足し算を略したもの)、行列など様々なものが出て来ます。
ちなみに、私は現在、行列については全くの無知なので文字を目で追っているだけでした。
なので、理解出来ているかと言われると怪しいですが、少なくとも読み通したことが無駄ではなかったことだけは確かでしょう。
ただし、いくつかの数式を掻い摘んで電卓で計算してみたこともありますが、計算結果は何度やってもその通りにはならず、この本には数式の間違いもかなりあることが分かりました。
それでは、この本について気になった内容を述べて行きます。
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一つの星が出来上がる環境について。
まず、星間ガスから星が出来るための基本的な機構は、重力不安定によるものです。
なぜなら、重力が一点に集まれば、物質を集めて星になることが出来るからです。
そのためには、その場所だけガスの圧力よりも重力の方が大きくなければなりません。
この「圧力よりも重力の方が大きい状態」を、「重力不安定」、あるいは「ジーンズ不安定」と呼びます。
それによって一つの星が出来上がるのです。
また、ジーンズ不安定になる場所には、「これ以上進むとジーンズ不安定になるという境界」があります。
その境界の波長をジーンズ波長と呼び、その半径をジーンズ半径と呼び、ジーンズ半径内の質量をジーンズ質量と呼びます。
なお、この本のp.278にはω^2(オメガ2乗)が出て来ますが、ωというのは角周波数のことであって「1秒あたり何ラジアン進むか」というものです。
(ちなみに、円の周りを、半径の長さと同じだけ進むのが、1ラジアンです。普通は、その円をそのまま横に引き伸ばしたsin関数を用います。)
ω^2＜0のときがジーンズ不安定になり、星が作られます。
ω^2＞0のときは安定しており、星は作られません。
このことは、図10.2を参照すると分かりやすいため載せておきます。(写真1枚目)
なお、図10.2の「k」というのは波数のことであり、「kJ」というのはジーンズ波数のことです。
波数というのは、1cmの中にある波の位相(円でいうと1周すること)の数であり、波数が大きければエネルギーも大きく、音でいうなら高音です。
そして、波数が小さければエネルギーも小さく、音でいうなら低音です。
(逆に、さっき出て来た波長というのは「位相の長さが何cmか」というものであり、波長は波数の逆数です。)
図10.2のkJの左側の環境にて、星が出来上がります。
そこから導かれることは、星間ガス圧力と星の重力が安定しているときは、星は大きくも小さくもならず、軌道に沿って公転し続けるということでしょう。
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銀河について。
銀河を見てみると、中心には「棒」呼ばれるものがあり、周りには「渦状腕(腕)」と呼ばれるものがあります。
腕の数は銀河によって様々です。
そして、銀河は回転しており、そこには力学が生じています。
この本のp.301に、その図11.1が載せられています。(写真2枚目)
外側は「外部リンドブラッド共鳴(OLR)」、内側は「内部リンドブラッド共鳴(ILR)」、その間にあるものが「共回転半径(CR)」となっております。
なお、図11.1の右側の図にある「Ω」というのは「渦状パターンの角速度」です。
そして、左側の図にて、腕は2本となっています。
ただ、真ん中の棒は描かれておりませんが、中にある腕の切れ目同士を繋ぐと棒になります。
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初期宇宙について。
初期宇宙は、ダークマターという存在を考えないと、どうしても計算が合わないそうです。
表12.1(写真3枚目)と図12.3(写真4枚目)は、同じことを言っています。
赤方偏移というのは、観測時にスペクトルの赤側(波長の長い側)へとずれて観測されるという意味ですが、簡単に言えば「時間軸」のことと同じであり、赤方偏移の大きい方が初期宇宙、赤方偏移の小さい方が現在の宇宙です。
ただ、初期宇宙に関しては、もちろん謎の多い分野でもあります。
なお、図12.3の縦軸のM(○に点)というのは、太陽の質量を1とするとどれくらいの質量になるかという意味であり、簡単に言うと「質量」のことです。
左側の縦軸が太線であり、右側の縦軸が細線で表わされた「ゆらぎの振幅」となります。
初期宇宙はずっと輻射優勢期であり、約5万年後の「等密度状態」を経て、その後では「物質優勢期」へと突入します。
(輻射＝放射のこと。)
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