Геометрии с интегрируемой сингулярностью: черные/белые дыры и астрогенные вселенные В. Н. Лукаш, В. Н. Строков Е. В. Михеева со: Е. В. Михеева Астрокосмический Центр ФИАН СПАС 2 ноября 2011

Экспериментальные основания КСМ Экспериментальные основания КСМ Уроки экстраполяции в прошлое Уроки экстраполяции в прошлое Геометрия ранней Вселенной Геометрия ранней Вселенной Начальные условия Начальные условия Космогенезис Космогенезис

Стандартная модель Стандартная модель Структуированная материя – ТМ (25%) Неструктуированная материя –ТЭ (70%)

Экспериментальные основания КСМ космогенезис

Ответ: Небарионная ТМ находится в гравитационно-связанных системах Ответ: Небарионная ТМ находится в гравитационно-связанных системах слабовзаимодействующие частицы слабовзаимодействующие частицы не диссипируют как барионы Барионы радиационно остывают и оседают к центрам галактик, достигая вращательного равновесия Барионы радиационно остывают и оседают к центрам галактик, достигая вращательного равновесия Темная материя группируется вокруг светящегося вещества галактик в масштабе около 200 кпк Где находится небарионная ТМ ?

Моделирование структуры

Наблюдаем развитие структуры во времени определяем независимо начальные условия геометрию ранней Вселенной геометрию ранней Вселенной и условия развития космологическую модель

Геометрия ранней Вселенной (начальная структура гравитационного поля и энергии-импульса материи) Нулевой порядок диаграмма Хаббла Нулевой порядок диаграмма Хаббла Первый порядок структура Первый порядок структура S-мода () S-мода (возмущения плотности) T-мода T-мода (гравитационные волны) V-мода V-мода (вихревые возмущения ) Ранняя Вселенная детерминирована !

Нулевой порядок

урок 1: Вселенная большая С начала радиационно доминированной стадии физический размер Вселенной превосходил фундаментальный масштаб в10 30 раз С начала радиационно доминированной стадии физический размер Вселенной превосходил фундаментальный масштаб в раз Столь большой фактор можно объяснить существованием предшествовавшей короткой стадии инфляции (γ < 1)

урок 2: непричинные возмущения

S S затравка для структуры ТМ S+T+V S+T+V затравка для структуры РИ (анизотропия и поляризация) (галактики, скопления, войды..) урок 3: гауссовы возмущения Первый порядок T/S < 0,1

Квантово-гравитационное происхождение начальных космологических возмущений рождение безмассовых полей из вакуума под действием гравитационного поля Рождение материи ( Гриб, Старобинский 1970е ) Рождение материи ( Гриб, Старобинский 1970е ) Генерация Т-моды ( Грищук 1974 ) Генерация Т-моды ( Грищук 1974 ) Генерация S-моды ( В Н Л 1980 ) Генерация S-моды ( В Н Л 1980 )

Проблема генерации S и T мод космологических возмущений в модели Фридмана сводится к квантово-механической задаче об элементарных осцилляторах = k, находящихся во внешнеи поле ( ) в пространстве Минковского (,x)

- поперечно-бесследовая компонента метрического тензора - суперпозиция кулоновской компоненты грав. поля и потенциала скорости

адиабатическая зона (свободные колебания) Эволюция элементарных осцилляторов параметрическая зона (заморозка)

Общий результат Ожидается (T/S < 0,1): Инфляционный Большой взрыв ( < 1)

Для рождения S нужны энергии Великого объединения для генерации малого T/S нужна инфляционная ранняя Вселенная

Происхождение ТМ связано с барионной асимметрией Происхождение ТМ связано с барионной асимметрией подсказка: ε В ε ТМ сейчас и в момент образования урок 4: свидетельство ТМ

урок 5: свидетельство ТЭ (структурный аргумент: КМС + РИ) (структурный аргумент: КМС + РИ) ρ ТМ / ρ с < 0,3 Более 70% энергии Вселенной остается нескученной p -ρ (темная энергия)

ТЭ - слабовзаимодействующая субстанция, заполняющая все пространство Вселенной ТЭ - слабовзаимодействующая субстанция, заполняющая все пространство Вселенной Принципиально ничем не отличается от инфлатона (только другие параметры) Сверхслабое поле Мы наблюдаем релаксацию полей

Образование Вселенной это создание хаббловского потока Образование структуры это разрушение хаббловского потока (антиколлапс или инфляция) (коллапс: гало, черные дыры)

* за 14 млрд лет - две стадии инфляции * их могло быть больше, сходные причины * простейшая причина стадий инфляции - сверхслабые массивные поля * инфляция создает и восстанавливает хаббловские потоки История Вселенной это история образования и распада массивных полей История Вселенной это история образования и распада массивных полей урок 6: эволюция Вселенной

Космологический постулат (универс) Космологический постулат (универс) Множественные миры (мултиверс) Множественные миры (мултиверс) Инфляция не отвечает на вопросы Как возникают большие плотности? Как возникают большие плотности? Почему происходит расширение? Какова начальная симметрия? Наша догадка : причина космологического расширения в гравитационной неустойчивости урок 7: космогенезис

Космологический постулат ( universe : одн+изот) Рождение Вселенной из «ничего» («ложный» вак) Инфляция сама создает квазихаббловский поток Множественные миры ( multiverse на инфляции) Вечная инфляция (субпланковские кривизны/пло) Парадигмы космогенезиса (1) сверхбольших кривизн/плотностей (2) импульса на расширение материи Космологический постулат заменен на постулаты (1) сверхбольших кривизн/плотностей (2) импульса на расширение материи

Множественные вселенные образуются в Т- областях Ч/Б дыр в ходе коллапсе звезд, скоплений и других компактных астрофизических объектов на конечном стадии их эволюции в материнской Вселенной Наша концепция космогенезиса

Основные положения (1) Сверхбольшие кривизны/плотности достигаются в процессе гравитационного коллапса (2) Импульс на расширение – инверсия коллапса Интегрируемые сингулярности в Т-областях Ч/Б позволяют продлить геодезические через r = 0 и восстановить геодезически полную геометрию Интегрируемые сингулярности в Т-областях Ч/Б позволяют продлить геодезические через r = 0 и восстановить геодезически полную геометрию (3) Квазихаббловский поток формируется из материи, рожденной квантово-гравитационным образом в Т-областях Ч/Б дыр и подхваченной инфляцией

Интегрируемые сингулярности Общая метрика в эйлеровых координатах: N, Φ - действительные ограниченные функции (t,r) интегрируемая функция в r = 0

Вечная черная/белая дыра (область, занятая материей r < ro )

Приливные силы конечны

Астрогенная вселенная ABC – область однородной космологии

Выводы

Экстраполяция стандартной космологической модели в прошлое позволила всем убедиться в детерминированности ранней Вселенной и восстановить ее начальные условия (1) Сверхбольшие кривизны/плотности (2) Импульс в сторону расширения (3) Квазихаббловский поток материи

генераторами многочисленных вселенных являются коллапсирующие компактные объекты, завершившие эволюцию в материнской Вселенной Астрогенная космология