3.7 Punasiirtymäavaruuden vääristymät: jännitekentän järjestämät näkölinjan suuntaisten nopeuksien vaikutukset

Etusivu ／ Luku 3: Makroskooppinen universumi

I. Ilmiö ja tavanomaisten selitysten rajat

• Kaksi tyypillistä ilmettä: Koordinaatistossa, jossa “punasiirtymä” esitetään etäisyytenä, galaksijoukot venyvät näkölinjan suuntaan pitkiksi “sormiksi”. Suuremmissa mittakaavoissa korrelaatiokontuurit kohti joukkoja ja filamentteja puristuvat näkölinjan suuntaan ja muodostavat laajoja “litistyneitä” alueita.
• Miksi vallitsevat selitykset eivät riitä: Ensimmäinen ilme selitetään usein pelkillä joukon sisäisillä satunnaisilla lämpöliikkeillä, toinen lineaarisen mittakaavan yhtenäisellä sisäänvirtauksella. Laadullisesti tämä toimii, mutta ympäristön vaikutus, suunnanvalikoivuus ja nopeusjakauman raskas häntä vaativat usein kohdekohtaista parametrien viritystä. Ennen kaikkea puuttuu yksi yhteinen fysikaalinen “järjestäjä”, joka selittäisi molemmat ilmiöt.

II. Fysikaalinen mekanismi

Ydinajatus: Nopeudet eivät synny tyhjälle taustalle; jännitekenttä muotoilee ensin “maaston”. Kun maasto on annettu, aine ja häiriöt järjestyvät tietynlaisiksi virtaus- ja värähtelykuvioiksi. Tästä seuraavat luonnostaan punasiirtymäavaruuden kaksi ilmettä—“sormet” ja “litistyminen”.

1. “Jumalan sormi” -efekti: syvä kaivo, leikkaus ja suuntalukitus

• Jännitekaivo (syvä ja jyrkkä): Solmuissa (galaksijoukot ja superjoukot) suurempi jännite ja jyrkemmät gradientit muodostavat tehokkaan “syvän kaivon”. Se kokoaa ympäröivän sisäänvirtauksen ja häiriöt sisälle ja vahvistaa kaivoakselin suuntaista nopeuskomponenttia.
• Elastisuus ja leikkaus (rypistyminen raskaaksi hännäksi): Kaivon rinne ei ole sileä; “filamenttimeressä” on leikkauskaistoja, ohuita kerroksia, jotka liukuvat samaan suuntaan eri nopeuksilla. Ne rypistävät muutoin siistin sisäänvirtauksen hienoksi väreilyksi ja mikrokiihtelyiksi ja leventävät näkölinjan suuntaista nopeusjakaumaa. Alueilla, joilla leikkaus ja kietoutuminen ovat voimakkaita, esiintyy mikro-uudelleenkytkentää: “energiansäikeiden” kytkeytyminen katkeaa hetkeksi, kytkeytyy uudelleen ja sulkeutuu, mikä pulssittaa jännitteen purkua tai uudelleenjakoa ja vetää jakaumaa ei-gaussiseen raskaaseen häntään.
• Suuntalukitus (milloin “sormi” näkyy): Leikkauskaistat ja mikro-uudelleenkytkentä suuntautuvat tavallisesti filamentti–solmu-akselille. Kun tämä pääakseli on lähes yhtenäinen näkölinjan kanssa, järjestelmä venyy siihen suuntaan punasiirtymäavaruudessa ja syntyy tyypillinen “sormi”.
• Lukuohje: Etsi raskaahäntäinen nopeusjakauma yhdessä näkölinjansuuntainen venymä. Jos ne esiintyvät samassa paikassa, kaivon rinteen leikkaus ja mikro-uudelleenkytkentä hallitsevat.

2. “Kaiserin pakkaus” -efekti: pitkä vietto, koherentti sisäänvirtaus ja projektio

• Pitkä jännitevietto (suuri mittakaava): Filamenttien suuntaisesti kohti solmuja jännitekenttä muodostaa tasaisen ja kestävän alamäen.
• Koherentti sisäänvirtaus (järjestetyt nopeudet): Aine ja galaksit virtaavat alamäkeen; niiden nopeuskomponentit suuntautuvat järjestelmällisesti kohti solmua. Näkölinjan suunnasta katsottuna tämä suuntautuneisuus tuottaa samamerkkisen vinouman.
• Geometrinen projektio (litistynyt ilme): Kun punasiirtymä piirretään etäisyytenä, samamerkkinen vinouma puristaa korrelaatiokontuureja näkölinjan suuntaan ja antaa klassisen “litistymisen”.
• Lukuohje: Jos suuren mittakaavan filamentti–solmu-geometriassa korrelaatiokontuurit puristuvat järjestelmällisesti näkölinjan suuntaan ja asettuvat virtauskanavamaisen rakenteen suuntaisiksi, kyseessä on “pitkä vietto + koherentti sisäänvirtaus” -yhdistelmän sormenjälki.

3. Miksi molemmat efektit esiintyvät usein yhdessä
   Samassa jännitekartassa on sekä jyrkkiä paikallisia pudotuksia solmun lähellä (kaivo) että pitkiä viettoja, jotka johtavat siihen (filamentit). Siksi samalla taivaankentällä sisäosa voi näyttää “sormia”, kun taas ulko-osa näyttää “litistymistä”. Ne eivät sulje toisiaan pois, vaan ovat samaan maastoon liittyviä säteittäisiä vasteita.
4. Ympäristö ja “lisäjärjestäjät”

• Monien epävakaiden hiukkasten tilastollinen gravitaatio: Yhdentymisissä, tähtien synnyssä tai aktiivisissa suihkuissa kertyy tasainen ja kestävä sisäänpäin suuntautuva vinouma. Se kiristää kaivoa ja syventää viettoa, pidentää “sormia” ja laajentaa “litistynyttä” aluetta.
• Epäsäännöllinen taustakohina: Annihilaatiosta peräisin olevien aaltopakettien päällekkäisyys tuottaa laajakaistaisen, pienen amplitudin taustan, joka levittää hieman nopeuskenttiä ja spektriviivoja. Vaikutus korostuu kaivon rinteillä ja satulakohdissa. Yleinen “sormi/litistyminen” -kuvio säilyy, mutta reunoille syntyy realistista rakeisuutta.

III. Vertaus

Maisema, jossa on syvä kuoppa ja pitkä alamäki: Maastossa on syvä kuoppa (solmu) ja siihen johtava pitkä vietto (filamentti). Ihmisvirta kulkee alamäkeen samaan suuntaan; kaukaa katsottuna näkymä näyttää “litistyneeltä”. Kuopan reunalla maakerrokset liukuvat toistensa ohi ja tapahtuu pieniä sortumia (leikkauksen ja mikro-uudelleenkytkennän vastineet). Eteen- ja takaosan nopeusero kasvaa, ja näkölinjan suunnassa jono näyttää venyvän “sormiksi”.

IV. Vertailu vakiintuneeseen teoriaan

• Yhteiset havainnot: Joukon sisäinen nopeusdispersio synnyttää “sormet”, ja suuren mittakaavan koherentti sisäänvirtaus synnyttää “litistymisen”.
• Täydennykset: Tässä järjestäjä nimetään eksplisiittisesti: jännitekaivot ja pitkät vietot määrittävät ensin maaston. Leikkaus ja mikro-uudelleenkytkentä kaivon rinteellä selittävät raskaat hännät ja suuntavalikoivan venymän; pitkät vietot selittävät suuren mittakaavan puristuksen. Lisäksi monien epävakaiden hiukkasten tilastollinen gravitaatio toimii ympäristöterminä, joka säätää samanaikaisesti voimakkuutta ja skaalaa, ja epäsäännöllinen taustakohina lisää realistista reuna-leviämistä. Näin voidaan ilman toistuvaa kohdekohtaista viritystä selittää, miksi “täällä on pidempää ja litteämpää, mutta tuolla ei”.

V. Johtopäätös

Punasiirtymäavaruuden vääristymät eivät ole “yksittäisiä nopeuserikoisuuksia”, vaan luonnollinen seuraus ketjusta jännitekentän määräämä maasto → nopeuksien organisointi → projektio:

• Solmujen kaivot + leikkaus ja mikro-uudelleenkytkentä kaivon rinteellä → raskaahäntäinen nopeusjakauma ja venymä näkölinjan suuntaan (“sormet”);
• Pitkät filamentti–solmu-vietot + koherentti sisäänvirtaus → korrelaatiokontuurien puristuminen näkölinjan suuntaan (“litistyminen”);
• Aktiiviset ympäristöt → tilastollinen gravitaatio vahvistaa molempia, ja taustakohina lisää rakeista yksityiskohtaa.

Sijoitettuna ketjuun maasto → organisointi → projektio “sormet” ja “litistyminen” eivät ole kaksi erillistä ilmiötä, vaan saman jännitekenttäkartan kaksi säteittäistä leikkausta.