3.7 Zniekształcenia w przestrzeni przesunięcia ku czerwieni: wpływ prędkości wzdłuż linii widzenia organizowany przez pole naprężenia

Strona główna ／ Rozdział 3: Wszechświat makroskopowy

I. Zjawisko i ograniczenia wyjaśnień standardowych

• Dwie typowe postacie: W układach współrzędnych, gdzie „przesunięcie ku czerwieni” traktuje się jako odległość, gromady galaktyk wydłużają się wzdłuż linii widzenia, tworząc długie „palce”. W większych skalach kontury korelacji prowadzące ku gromadom i filamentom ulegają kompresji wzdłuż linii widzenia, tworząc szerokie „spłaszczone” obszary.
• Dlaczego zwykłe wyjaśnienia nie wystarczają: Przypisywanie pierwszej postaci wyłącznie „losowym ruchom termicznym” wewnątrz gromad, a drugiej „spójnej inflow w skali liniowej”, działa jakościowo. Jednak aby uchwycić zależność od środowiska, wybiórczość kierunkową i ciężkie ogony w rozkładzie prędkości, często potrzeba strojenia parametrów dla każdego obiektu. Co ważniejsze, brakuje jednej spójnej fizycznej koncepcji „organizatora” stojącego za obiema postaciami.

II. Mechanizm fizyczny

Myśl przewodnia: Prędkości nie „wyrastają” na pustym tle; najpierw pole naprężenia rzeźbi ukształtowanie terenu. Gdy to ukształtowanie powstanie, materia i zaburzenia organizują się w określone wzory przepływu i drgań. Z tego naturalnie wynikają dwie postacie w przestrzeni przesunięcia — „palce” i „spłaszczenie”.

1. Efekt „palca Boga”: głęboka studnia, ścinanie i blokada orientacji

• Studnia naprężenia (głęboka i stroma): W węzłach (gromady, supergromady) wyższe naprężenie i ostrzejsze gradienty tworzą efektywną „głęboką studnię”. Zbiera ona napływy i zaburzenia do środka, wzmacniając składową prędkości wzdłuż osi studni.
• Elastyczność i ścinanie (pofałdowanie do ciężkiego ogona): Zbocze studni nie jest gładkie; występują pasy ścinania w „morzu filamentów” — cienkie warstwy przesuwające się w tym samym kierunku z różnymi prędkościami. Pasy te marszczą uporządkowany napływ w drobne drgania i mikrowiry, poszerzając rozkład prędkości wzdłuż linii widzenia. W strefach o dużym ścinaniu i silnym splątaniu zachodzi mikro-repołączenie — łączność „włókien energii” chwilowo się zrywa, przełącza i zamyka — co impulsowo uwalnia bądź redystrybuuje naprężenie i dociąga rozkład ku niegaussowskiemu ciężkiemu ogonowi.
• Blokada orientacji (kiedy widać „palce”): Pasy ścinania i mikro-repołączenia układają się preferencyjnie wzdłuż osi filament–węzeł. Gdy ta oś jest niemal współliniowa z linią widzenia, system wydłuża się w tej samej osi w przestrzeni przesunięcia i pojawia się charakterystyczny „palec”.
• Wskazówka odczytu: Szukaj współwystępowania ciężkiego ogona w rozkładzie prędkości i wydłużenia wzdłuż linii widzenia. Jeśli oba sygnały są razem, dominują ścinanie na zboczu studni i mikro-repołączenia.

2. „Kompresja Kaisera”: długa pochylnia, spójny napływ i projekcja geometryczna

• Długa pochylnia naprężenia (skala wielka): Wzdłuż filamentów prowadzących do węzłów pole naprężenia tworzy gładką i trwałą pochylnie w dół.
• Spójny napływ (zorganizowane prędkości): Materia i galaktyki spływają po pochyłej; ich składowe prędkości systematycznie kierują się ku węzłowi. Wzdłuż linii widzenia ta ukierunkowana zgodność daje jednostronne przesunięcie znaku.
• Projekcja geometryczna (spłaszczony obraz): Gdy przesunięcie ku czerwieni wykreśla się jako odległość, to jednostronne przesunięcie znaku kompresuje kontury korelacji wzdłuż linii widzenia, dając klasyczny wygląd „spłaszczenia”.
• Wskazówka odczytu: W geometrii filament–węzeł w skali wielkiej systematyczna kompresja konturów korelacji wzdłuż linii widzenia, zgrana z kanałopodobną strukturą napływu, stanowi łączny odcisk „długiej pochyłej + spójnego napływu”.

3. Dlaczego oba efekty często współwystępują
   Na tej samej mapie naprężenia występują zarówno strome lokalne spadki blisko węzła (studnia), jak i długie pochylnie prowadzące do niego (filamenty). Dlatego w tym samym obszarze nieba wnętrze może pokazywać „palce”, a obrzeża „spłaszczenie”. To nie efekty wykluczające się, lecz odpowiedzi zależne od promienia na to samo ukształtowanie.
4. Środowisko i „dodatkowi organizatorzy”

• Grawitacja statystyczna wielu niestabilnych cząstek: W obszarach z łączeniami, formowaniem gwiazd lub aktywnymi dżetami narasta gładka, trwała preferencja napływu do środka. Zacieśnia to studnię i pogłębia pochylnie, jednocześnie wydłużając „palce” i poszerzając strefę „spłaszczenia”.
• Nieregularny szum tła: Szerokopasmowe, niskoamplitudowe tło z nakładających się pakietów fal po anihilacji nieznacznie poszerza pola prędkości i linie widmowe, z większą czułością na zboczach studni i w punktach siodłowych. Nie zmienia to ogólnego wzorca „palec/spłaszczenie”, lecz dodaje realistyczną, ziarnistą fakturę na krawędziach.

III. Analogiczne porównanie

Krajobraz z głębokim dołem i długą pochyłą: Teren ma głęboki dół (węzeł) i długą pochyłą prowadzącą do jego wylotu (filament). Tłum spływa po pochyłej w jednym kierunku; z daleka scena wydaje się „spłaszczona”. Przy krawędzi dołu warstwy gruntu zsuwają się i zdarzają się drobne osunięcia (odpowiedniki ścinania i mikro-repołączeń); różnice prędkości przód–tył rosną i wzdłuż linii widzenia pochód wygląda jak rozciągnięty w „palce”.

IV. Porównanie z teorią konwencjonalną

• Punkty zgodności: Dyspersja prędkości wewnątrz gromad wytwarza „palce”, a wielkoskalowy spójny napływ wytwarza „spłaszczenie”.
• Uzupełnienia: Tutaj organizator jest nazwany wprost: studnie naprężenia i długie pochylnie najpierw ustalają ukształtowanie. Ścinanie z mikro-repołączeniami na zboczu studni wyjaśnia ciężkie ogony i kierunkowo wybiórcze wydłużenie; długie pochylnie wyjaśniają wielkoskalową kompresję. Ponadto grawitacja statystyczna wielu niestabilnych cząstek działa jako czynnik środowiskowy, który wspólnie stroi siłę i skalę, a nieregularny szum tła dodaje realistyczne poszerzenia krawędzi. Dzięki temu można bez ciągłego, obiektowego strojenia parametrów odpowiedzieć, dlaczego „tu jest dłużej i bardziej płasko, a gdzie indziej mniej”.

V. Wnioski

Zniekształcenia w przestrzeni przesunięcia ku czerwieni nie są „odosobnionymi osobliwościami prędkości”, lecz naturalnym skutkiem łańcucha ukształtowanie nadane przez pole naprężenia → organizacja prędkości → projekcja:

• Studnie przy węzłach + ścinanie i mikro-repołączenia na zboczu → ciężkie ogony w rozkładzie prędkości oraz wydłużenie wzdłuż linii widzenia („palce”);
• Długie pochylnie filament–węzeł + spójny napływ → kompresja konturów korelacji wzdłuż linii widzenia („spłaszczenie”);
• Aktywne środowiska → grawitacja statystyczna wzmacnia oba efekty, a szum tła dodaje ziarniste detale.

Umieszczone w łańcuchu ukształtowanie → organizacja → projekcja, „palce” i „spłaszczenie” nie są dwoma osobnymi zjawiskami wymagającymi oddzielnych wyjaśnień, lecz dwiema radialnymi przekrojami tej samej mapy pola naprężenia.