[論文レビュー] Dark Energy and Dark Matter as Inertial Effects

Serkan Zorba|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2012

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 7被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、ダークエネルギーとダークマターが別個の成分ではなく、ハッブル定数に等しい角速度で回転する球面的でディスク型の宇宙における慣性的効果であると提唱する。モデルは遠心力からダークエネルギーを導出し、遠心力とコリオリ力の組み合わせからダークマターを導出する。これにより、未知の物質やエネルギーを仮定せず、ΛCDMモデルと整合する宇宙論的および銀河的パラメータを再現する。

ABSTRACT

A disk-shaped universe (encompassing the observable universe) rotating globally with an angular speed equal to the Hubble constant is postulated. It is shown that dark energy and dark matter are cosmic inertial effects resulting from such a cosmic rotation, corresponding to centrifugal (dark energy), and a combination of centrifugal and the Coriolis forces (dark matter), respectively. The physics and the cosmological and galactic parameters obtained from the model closely match those attributed to dark energy and dark matter in the standard Λ-CDM model.

研究の動機と目的

• 未知の物質やエネルギーを仮定せずに、ダークエネルギーおよびダークマターの観測される効果を説明すること。
• 宇宙全体が回転することによって生じる慣性力が、加速膨張および銀河の回転曲線を説明する宇宙論的モデルを提唱すること。
• ハッブル定数、ダークエネルギー密度、回転曲線の挙動といった、主要な宇宙論的および銀河的パラメータを、回転運動の力学に基づいて再現すること。
• ダークエネルギーとダークマターを独立した物理的成分ではなく、回転宇宙フレームにおける運動的慣性的効果として帰属することにより、ΛCDMモデルの代替を提供すること。

提案手法

• ハッブル定数に等しい角速度で回転するディスク型の宇宙を仮定する。
• 回転参照枠における非慣性系の力学を適用し、有効な慣性力を導出する。
• 遠心力をダークエネルギーの源と特定し、宇宙の加速膨張を引き起こす。
• ダークマターを遠心力とコリオリ力の両方の効果の合成としてモデル化し、銀河の平坦な回転曲線を説明する。
• 回転運動の力学を用いて、エネルギー密度および重力的効果の式を導出し、観測データと一致させる。
• 導出されたパラメータ（例：ハッブル定数、臨界密度）を標準的なΛCDMモデルのものと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宇宙の観測された加速膨張は、ダークエネルギーではなく、全体的回転に起因する慣性力によって説明可能か？
• RQ2 コリオリ力と遠心力といった慣性力が、回転する宇宙フレーム内で銀河の平坦な回転曲線を再現可能か？
• RQ3 この回転モデルから導かれる宇宙論的パラメータは、ΛCDMフレームワークにおける観測値と一致するか？
• RQ4 ダークエネルギーとダークマターを、独立した物理的成分ではなく、宇宙的回転の運動的アートファクトとして説明可能か？

主な発見

• モデルは、ハッブル定数H₀に等しい全体的回転速度を用いて、観測されたハッブル定数の値を再現する。
• 回転フレームにおける遠心力は、反発的効果を生じさせ、これがダークエネルギーに相当し、宇宙の加速膨張を駆動する。
• 遠心力とコリオリ力の併用による有効な重力ポテンシャルは、観測された銀河の平坦な回転曲線と一致する。
• モデルから導かれるダークエネルギー密度および物質密度は、ΛCDMモデルにおける値と整合的である。
• ディスク型宇宙の回転運動は、臨界密度パラメータΩ ≈ 1を生じさせ、観測された宇宙の平坦性と一致する。
• モデルは、未知の粒子や場を仮定することなく、ダークエネルギーとダークマターの両者を慣性的効果として統一的に説明する。