3.1 Curve di rotazione galattiche: adattamento senza materia oscura

Indice ／ Capitolo 3: universo macroscopico

Terminologia e convenzioni: In questa sezione interpretiamo la “spinta aggiuntiva” nei dischi esterni come effetto congiunto di particelle instabili generalizzate (GUP), che durante la vita generano una gravità tensoriale statistica (STG) e, al momento della decomposizione o annichilazione, iniettano un rumore locale tensoriale (TBN) diffuso e poco coerente. Il mezzo circostante nell’EFT è indicato come mare di energia (Energy Sea). Dopo queste prime menzioni, usiamo esclusivamente le forme estese in italiano.

I. Fenomeni e problema centrale

Molte galassie a spirale mantengono velocità alte e quasi piatte ben oltre il disco luminoso, dove la materia visibile è scarsa e ci si attenderebbe una decrescita con il raggio. Due regolarità sorprendentemente strette accompagnano questo quadro.

• La massa visibile e una velocità caratteristica del disco esterno seguono quasi un’unica relazione, con dispersione molto bassa.
• A ogni raggio, la trazione centripeta totale corrisponde quasi uno a uno alla trazione dovuta alla materia visibile, anch’essa con bassa dispersione.

Le curve differiscono per forma centrale (cuspide o nucleo), raggio e altezza del plateau, oltre a una “texture” fine. Ambiente e storia degli eventi lasciano tracce evidenti. Tuttavia le due relazioni restano serrate, suggerendo un unico meccanismo. L’approccio tradizionale aggiunge “involucri” invisibili caso per caso, richiede regolazioni su misura e spiega con difficoltà perché tali relazioni restino così strette se le storie di formazione sono diverse.

Idea chiave: la spinta aggiuntiva del disco esterno può emergere dalla risposta statistica del mezzo, senza aggiungere materia.

II. Immagine del meccanismo: un paesaggio tensoriale, tre contributi

1. Pendenza interna di base (materia visibile)
   Stelle e gas scolpiscono nel mare di energia una pendenza tensoriale verso l’interno che imposta la guida centripeta di base. Questo contributo cala rapidamente con il raggio e, da solo, non sostiene un plateau esterno piatto.
   Indicatore osservativo: maggiore concentrazione del rapporto luce–massa e della densità superficiale del gas implica una salita interna più ripida.
2. Pendenza additiva e liscia (gravità tensoriale statistica)
   Le particelle instabili generalizzate imprimono al campo tensoriale piccole trazioni durante la vita. Queste si sommano nello spazio-tempo e formano un bias liscio e persistente, che diminuisce lentamente con il raggio.
   • Uniformità spaziale: il bias si attenua con gradualità e rimane efficace nel disco esterno, sostenendo il plateau.
   • Co-regolazione con l’attività: l’intensità correla con tasso di formazione stellare, fusioni o perturbazioni, cicli del gas e shear di barra e bracci a spirale.
   • Blocco autocoerente: più apporto e rimescolamento → attività più alta → bias più forte → la scala di velocità del disco esterno si blocca.
     Indicatore osservativo: densità superficiale della formazione stellare, forza della barra, flussi di gas e tracce di fusione correlano con altezza ed estensione del plateau.
3. Texture a bassa ampiezza (rumore locale tensoriale)
   Alla decomposizione o annichilazione, le particelle instabili generalizzate iniettano pacchetti d’onda a banda larga e bassa coerenza che compongono un fondo diffuso. Questo fondo aggiunge piccole ondulazioni e allarga i profili di velocità senza cambiare il livello medio del plateau.
   Indicatore osservativo: aloni o reliquie radio, strutture diffuse a basso contrasto e “granularità” nei campi di velocità, potenziate lungo assi di fusione o in zone di forte shear.

Zonizzazione radiale (intuizione):

• Regione interna (R ≲ 2–3 R_d): domina la guida visibile; la gravità tensoriale statistica effettua l’affinamento e decide tra cuspide e nucleo.
• Regione di transizione: i contributi sono comparabili; la curva passa da ripida a piatta e il raggio di svolta deriva con attività e storia.
• Plateau esterno: aumenta la quota della gravità tensoriale statistica; il plateau risulta alto ed esteso, con texture lieve.

Conclusione: il plateau deriva dalla somma tra guida visibile e gravità tensoriale statistica; le piccole ondulazioni esterne provengono dal rumore locale tensoriale.

III. Origine delle due “relazioni strette”

• Massa–velocità: quasi un’unica legge
  La materia visibile alimenta e agita il mezzo, fissando l’attività complessiva delle particelle instabili generalizzate; tale attività imposta la scala di velocità del plateau. Di conseguenza, massa visibile e velocità esterna covariano per una causa comune, con scarsa dispersione.
• Trazione totale vs trazione visibile: quasi uno a uno lungo il raggio
  La centripeta totale combina la guida visibile e la pendenza additiva e liscia fornita dalla gravità tensoriale statistica. Nel disco interno domina il visibile, mentre nel disco esterno cresce la frazione del bias liscio. Punto per punto, emerge così una mappatura regolare dalla trazione visibile alla trazione totale.
  Verifica diretta: a raggio fissato, mappare i residui dinamici rispetto allo shear gas/polvere e all’intensità radio diffusa; la correlazione dovrebbe essere concorde.

Idea chiave: entrambe le relazioni sono proiezioni — “massa vs velocità” e “raggio vs trazione” — dello stesso paesaggio tensoriale.

IV. Perché coesistono centri cuspidi e con nucleo

• Meccanismo di appiattimento (“raschiatura”): attività prolungata — fusioni, starburst, shear intenso — ammorbidisce localmente il paesaggio tensoriale e riduce la pendenza interna, formando nuclei.
• Meccanismo di irrigidimento: un potenziale profondo con apporto stabile e perturbazioni moderate ripristina o conserva la cuspide.

Conclusione: cuspide e nucleo sono stati limite della stessa rete tensoriale sotto storie ed ambienti diversi.

V. Integrare osservazioni multibanda sulla stessa mappa tensoriale (operativo)

Co-mappare le seguenti grandezze:

• Altezza ed estensione radiale del plateau della curva di rotazione.
• Allungamento e spostamento del centro degli isocontorni di convergenza da lente debole o forte (kappa, κ).
• Striature di shear e code non gaussiane nei campi di velocità del gas.
• Intensità e orientazione diffuse di aloni o reliquie radio.
• Direzione delle linee di polarizzazione o del campo magnetico, traccianti dello shear a lungo termine.

Criteri di co-mappatura:

• Allineamento spaziale: i pattern si colocalizzano e si orientano insieme lungo assi di fusione, assi di barra o tangenti dei bracci a spirale.
• Coerenza temporale: in fase attiva, prima cresce il fondo diffuso dovuto al rumore locale tensoriale e, in decine–centinaia di milioni di anni, il plateau si approfondisce o si allunga grazie alla gravità tensoriale statistica. In fase quieta la sequenza si inverte.
• Coerenza tra bande: dopo la correzione delle dispersioni dipendenti dal mezzo, le direzioni del plateau e dei residui coincidono tra bande perché imposte dallo stesso paesaggio tensoriale.

VI. Previsioni verificabili (operative per osservazione e fitting)

1. P1 | Rumore prima della spinta (ordine temporale)
   Previsione: dopo uno starburst o una fusione, cresce per primo il fondo radio diffuso dovuto al rumore locale tensoriale. Su scale di decine–centinaia di milioni di anni aumentano altezza e raggio del plateau, via via che la gravità tensoriale statistica si rafforza.
   Strategia: fitting congiunto multi-epoca e multi-anello per misurare il ritardo tra l’ascesa del fondo e l’approfondimento o l’estensione del plateau.
2. P2 | Dipendenza ambientale (pattern spaziale)
   Previsione: lungo direzioni ad alto shear o assi di fusione, i plateaux sono più lunghi e più alti, con “granularità” più marcata nei campi di velocità.
   Strategia: estrarre curve settoriali e profili del fondo diffuso lungo assi di barra e di fusione e confrontarli.
3. P3 | Riscontri co-mappati (multimodale)
   Previsione: assi maggiori dei contorni di κ, picchi di shear della velocità, striature radio e direzioni principali della polarizzazione risultano allineati.
   Strategia: registrare quattro mappe nello stesso sistema di coordinate e calcolare la similarità coseno dei relativi vettori.
4. P4 | Forma spettrale del disco esterno
   Previsione: lo spettro di potenza dei residui di velocità nel disco esterno mostra una pendenza dolce alle frequenze medio-basse, coerente con il carattere a banda larga e bassa coerenza del rumore locale tensoriale.
   Strategia: confrontare picco e inclinazione dello spettro dei residui con quelli del fondo radio diffuso.
5. P5 | Flusso di fitting (economia di parametri)
   Passi:
   • Usare fotometria e gas per fissare prior sulla pendenza interna di base dovuta al visibile.
   • Usare tasso di formazione stellare, indicatori di fusione, forza della barra e shear per fissare prior su ampiezza e scala della gravità tensoriale statistica.
   • Usare intensità e texture del radio diffuso per fissare prior sull’allargamento indotto dal rumore locale tensoriale.
   • Fittare l’intera curva di rotazione con pochi parametri condivisi e verificare tramite co-mappatura con lente e campi di velocità.
     Obiettivo: un unico set di parametri per più modalità di dato, invece di regolazioni “a involucro” oggetto per oggetto.

VII. Un’analogia intuitiva

Un convoglio con vento in coda. I motori rappresentano la guida visibile. Il vento in coda rappresenta la gravità tensoriale statistica: diminuisce lentamente con la distanza ma sostiene la velocità. I piccoli sobbalzi rappresentano il rumore locale tensoriale: aggiungono una lieve “granularità” alla curva di velocità. Gestione: acceleratore (apporto), “stato della strada” (shear e attività) e persistenza del vento in coda (ampiezza della pendenza liscia).

VIII. Rapporto con le interpretazioni convenzionali

• Via esplicativa diversa: invece di attribuire la spinta aggiuntiva a materia invisibile, la riformuliamo come risposta statistica del mezzo: pendenza additiva e liscia della gravità tensoriale statistica più texture a bassa ampiezza del rumore locale tensoriale.
• Meno gradi di libertà: tre driver co-originari — apporto visibile, rimescolamento a lungo termine e bias tensoriale risultante — governano l’esito e riducono gli aggiustamenti su misura.
• Un’unica mappa, molte proiezioni: curve di rotazione, lente gravitazionale, cinematica del gas e polarizzazione sono proiezioni dello stesso paesaggio tensoriale.
• Approccio inclusivo: un’eventuale nuova componente futura può agire come sorgente microscopica; per i tratti principali delle curve, gli effetti statistici del mezzo già consentono un fitting unificato.

IX. Conclusione

Un unico paesaggio tensoriale spiega la piattezza esterna, le due relazioni strette, la coesistenza di centri cuspidi e con nucleo e le differenze di texture.

• La materia visibile definisce la pendenza interna di base.
• La gravità tensoriale statistica sovrappone una pendenza additiva, persistente e a lento decadimento che sostiene la velocità esterna e fissa la scala di velocità alla massa visibile.
• Il rumore locale tensoriale aggiunge una “granularità” a bassa ampiezza senza alterare il plateau complessivo.

In sintesi: la domanda passa da “quanta materia invisibile dobbiamo aggiungere?” a “come viene rimodellato continuamente lo stesso paesaggio tensoriale?”. In questo meccanismo unificato e basato sul mezzo, plateaux, relazioni strette, morfologie centrali e dipendenze ambientali sono facce di un unico processo fisico, non enigmi separati.