3.3 Gravitační čočkování: přirozený důsledek řízení tenzorovým potenciálem

Domů ／ Kapitola 3: Makroskopický vesmír

Terminologie
V této části vysvětlujeme „dodatečnou přitažlivost“ nutnou pro čočkování dvěma účinky Zobecněných nestabilních částic (GUP). Během jejich krátké životnosti se početná slabá zatažení sčítají a po časovém a prostorovém zprůměrování vytvářejí trvalé pozadí zvané Statistická tenzorová gravitace (STG). Když se tyto částice rozpadají nebo anihilují, vstřikují do prostředí širokopásmovou energii, která se projevuje jako Lokální tenzorový šum (TBN). Dále je shrnujeme pod označením nestabilní částice a v textu po prvním výskytu používáme pouze plné české názvy Statistická tenzorová gravitace a Lokální tenzorový šum.

I. Jevy a úskalí

Světlo vzdálených zdrojů se při průchodu kolem popřední galaxie či kupy ohýbá a vznikají oblouky, prstence a vícenásobné obrazy. Ve větších měřítkách jsou tisíce pozadových galaxií nepatrně protaženy stejným směrem, čímž vznikají střihové vzory slabého čočkování.

• Také čas se „protahuje“: Různé dráhy téhož zdroje dorážejí s odstupem dnů až týdnů. Tyto zpoždění lze spolehlivě měřit a jsou téměř nezávislá na vlnové délce.
• Nepohodlné detaily: Poměry toků často „nesedí“, sedlové obrazy snáze slábnou či mizí, centrální obraz je potlačený nebo chybí a čočková hmotnost se podle prostředí odchyluje od hmotnosti dynamické. To naznačuje, že čočkování nereaguje jen na viditelnou hmotu, ale i na strukturu samotného mezilehlého média.

II. Fyzikální mechanismy

1. Pohled jako na krajinu: řízení tenzorovým potenciálem
   Představme si vesmír jako „moře energie“, které lze napínat či uvolňovat. Struktury v popředí vtahují hladinu dovnitř a vytvářejí krajinu tenzorového potenciálu s pánvemi a svahy. Světlo se chová jako směrovaný vlnový balík, jenž se snaží „utrácet méně optického času“ (Fermatův princip). Na této krajině se vlnoplocha stáčí k pánvi, dráha se přesměrovává a pozorujeme vychýlení, zvětšení a vícenásobné zobrazení. Ve vakuu a v limitě geometrické optiky je toto přesměrování v podstatě achromatické; frekvenční závislost se projeví zejména při průchodu plazmatem nebo v oblasti vlnové optiky (difrakce/interference).
2. Hladký „přídavný svah“: Statistická tenzorová gravitace
   Nad vnitřní svah utvářený viditelnou hmotou se po časovém a siktovém zprůměrování jemných zatažení mnoha nestabilních částic přidává trvalý svah:
   • Dostatečná opora: V kombinaci se základním svahem posiluje fokusaci; oblouky prodlužuje a prstence dotváří.
   • Souběh s prostředím: Oblasti s častými splynutími, aktivními tryskami či silným kosmickým střihem budují „tlustší“ přídavný svah a silnější čočkování; klidnější prostředí dávají slabší efekt.
   • Integrace podél zrakové osy: Čočkování „čte“ integrovanou krajinu po celé dráze světla, proto vychází čočková hmotnost často vyšší než hmotnost dynamická z místních pohybů, zejména ve směrech bohatých na velkorozměrové struktury.
3. Jemné „tmavé vlnky“: Lokální tenzorový šum
   Při rozpadu či anihilaci vnášejí nestabilní částice do prostředí širokopásmové, málo koherentní vlnové balíky. Ve velkém počtu skládají difuzní, jemnozrnnou texturu, která ruší dráhu světla jako tmavé vlnky:
   • Lehké ťuknutí do trasy: Sedlové obrazy jsou nejcitlivější, a proto snáze tmavnou, deformují se či mizí.
   • Přerozdělení toku: Poměry jasů se přepisují, ale zůstávají téměř nezávislé na pásmu, což odpovídá vícepásmovým pozorováním.
   • Přelud podstruktury: Tato jemná textura není souborem dalších drobných těles, ale zanechává ve obrazové rovině stopy vypadající jako „příliš mnoho nebo málo“ shluků a přirozeně vysvětluje rozporné počty podstruktur.
4. Časové účetnictví: geometrie + potenciál
   Rozdíl časů příchodu mezi obrazy se skládá ze dvou částí: delší fyzikální dráhy (geometrický člen) a pomalejšího průchodu po svahu se zvýšeným optickým časem (potenciálový člen). Obě složky jsou prakticky frekvenčně nezávislé, proto je zpoždění téměř achromatické. Pokud se krajina během pozorovací kampaně pomalu vyvíjí — kupy těžknou, dutiny se „vracejí“ — mohou se kumulovat velmi malé, achromatické drifty poloh obrazů či samotných zpoždění.
5. Jedna mapa, tři „čtení“: čočkování—rotace—polarizace
   Čočkování zachycuje dvourozměrné přesměrování drah. Rotační křivky odhalují trojrozměrné utažení oběžných drah. Polarizace a textury plynu kreslí na svahu hřebeny a koridory. Všechny tři soubory indikátorů by měly prostorově souznít: kde je svah hlubší a pruhy zřetelnější, tam by měly ukazovat stejným směrem.

III. Testovatelné predikce a křížové kontroly (pro pozorování a přizpůsobení modelů)

• P1 | Achromatičnost: Po korekci disperze plazmatu by vychýlení a časové zpoždění při silném i slabém čočkování měly mít shodný směr a velikost napříč pásmy. Pokud se objeví výrazné barevné rozštěpení, přičítáme je nejprve vlivům prostředí či vlnové optiky, nikoli samotné krajině.
• P2 | Preferenční anomálie u sedlových obrazů: Odchylky poměrů toků by se měly častěji vyskytovat u sedlových obrazů a kladně korelovat se silou jemné textury; jako zástupné indikátory lze použít difuzní rádiovou emisi, osy splynutí a čela rázových vln.
• P3 | Vztah čočková hmotnost—prostředí: Přebytek čočkové hmotnosti nad hmotností dynamickou by měl sledovat velkorozměrová pole κ/φ a kosmický střih podél zrakové osy — integrační podpis Statistické tenzorové gravitace.
• P4 | Multi-epochální mikrodrift: Soustavy se silnými splynutími nebo výkonnými tryskami mohou v časové škále let až desetiletí vykazovat nepatrné drifty poloh obrazů/zpoždění, v souladu s pomalým vývojem krajiny; trend by měl kráčet spolu s pomalými změnami difuzní rádiové emise.
• P5 | Kontrola na jedné mapě: V témže poli položme oblouky/obrazy, izočáry κ, residua rotačních křivek, difuzní rádiovou emisi a hlavní osy polarizace na jednu mapu; očekáváme spolulokalizaci i spolosměrnost. Není-li tomu tak, ověřme nejprve odečtení popředí a astrometrickou registraci.
• P6 | Parametricky úsporné přizpůsobení: Použijme třívrstvý model — vnitřní svah od viditelné hmoty + Statistická tenzorová gravitace (přídavný svah) + Lokální tenzorový šum (jemná textura) — s malým počtem sdílených parametrů k současnému fitu poloh obrazů, tvarů, zvětšení a zpoždění; křížově validujme dynamikou a rádiovou emisí.

IV. Srovnání se standardním výkladem

1. Společné rysy
   Obě pojetí vysvětlují oblouky, prstence, vícenásobné obrazy i časová zpoždění a obvykle předpovídají téměř achromatické chování, když dominuje gravitace.
2. Rozdíly (přednosti tohoto obrazu)
   • Méně parametrů: Není nutné pro každý systém sestavovat „na míru šitý seznam neviditelných hrudek“; přídavný svah i jemná textura plynou z jediného statistického procesu.
   • Mnoho veličin na jedné mapě: Čočkování, rotace, polarizace a rychlostní pole společně omezují tutéž krajinu tenzorového potenciálu.
   • Detaily vyplývají přirozeně: Anomálie poměrů toků, křehkost sedlových obrazů a na prostředí závislý rozdíl mezi čočkovou a dynamickou hmotností přímo vycházejí z citlivosti na „svah + texturu“.
3. Vstřícnost k rozšíření
   Potvrdí-li se v budoucnu nová mikroskopická složka, může přispívat jako zdroj přídavného svahu na malých škálách. I bez nové hmoty stačí kombinace Statistické tenzorové gravitace a Lokálního tenzorového šumu ke sjednocenému vysvětlení hlavních jevů čočkování.

V. Příměr

„Údolí + tmavé vlnky na vodní hladině“.
Údolí a svahy odpovídají krajině tenzorového potenciálu, která vede poutníka (světlo) po cestě s nejmenším odporem. Neviditelné vlnky na hladině jsou Lokální tenzorový šum: jemně chvějí obraz a přerozdělují jas. V makroměřítku udává směr údolí; v mikroměřítku vlnky dolaďují detaily.

VI. Závěry

• Statistická tenzorová gravitace vytváří hladký „přídavný svah“, který silněji soustřeďuje světlo a vysvětluje oblouky, prstence, vícenásobné obrazy i celkové zvětšení.
• Geometrický a potenciálový člen společně způsobují téměř achromatická časová zpoždění.
• Lokální tenzorový šum jemně posouvá polohy obrazů a přerozděluje tok, čímž vysvětluje anomálie poměrů toků, zranitelnost sedlových obrazů a dojem „příliš mnoha či mála“ podstruktur.
• Čočková hmotnost vychází typicky vyšší, protože čočkování integruje krajinu podél celé dráhy, zatímco dynamika „čte“ převážně blízké okolí.

Nahlížíme-li čočkování jako efekt média složený ze svahu (Statistická tenzorová gravitace) a jemné textury (Lokální tenzorový šum), pak se oblouky/prstence/čas/jas/závislosti na prostředí i prostorový soulad s rotačními křivkami a polarizací sbíhají na jediné mapě tenzorového potenciálu. S menším počtem předpokladů a s více společnými mapovými omezeními nabízí tento obraz jednotné a ověřitelné vysvětlení.