[論文レビュー] Hubble Energy

Alasdair Macleod|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2004

Relativity and Gravitational Theory参考文献 3被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、重力的・慣性的効果を伴わず、径方向運動を相殺することによって、宇宙赤方偏移におけるエネルギー保存則を回復する新しいエネルギー形式、Hubble Energy（ハッブルエネルギー）を導入する。このエネルギーは、宇宙定数と同程度の大きさ（約10^-35 s^-2）の項をフリードマン方程式に追加し、渦巻き銀河の平坦な回転曲線が、その形成過程において必然的に生じることを説明する。

ABSTRACT

Light received from a cosmological source is redshifted with an apparent loss of energy, a problem first pointed out by Edwin Hubble in 1936. A new type of energy called Hubble Energy is introduced to restore the principle of energy conservation. The energy has no inertial or gravitational effect but retards radial motion in a manner consistent with the anomalous acceleration experienced by the Pioneer probes leaving the solar system. The energy is predicted to have important effects on the scale of galaxies, and some of these effects are qualitatively examined: for example, with Hubble Energy, flat rotation curves are found to be an inevitable consequence of spiral galaxy formation. The Hubble Energy is incorporated into the Friedmann Equation and shown to add a term similar to the cosmological term, with a magnitude of order 10^-35 s^-2.

研究の動機と目的

• 1936年にハッブルが最初に指摘した、宇宙赤方偏移におけるエネルギー保存の顕著な破れを解消すること。
• 新たな重力的・慣性的効果のないエネルギー形式を用いて、ピオネア探査機の異常加速度を説明すること。
• Hubble Energyをフリードマン方程式に組み込み、宇宙定数に類似した項を導出すること。
• Hubble Energyを含めた場合、渦巻き銀河の平坦な回転曲線が、銀河形成の過程で必然的に生じることを示すこと。

提案手法

• 径方向運動を相殺する非慣性的・非重力的エネルギー形式としてHubble Energyを導入する。
• Hubble Energyの効果を、ピオネア異常と整合する速度依存の減速力としてモデル化する。
• Hubble Energyをフリードマン方程式に組み込み、修正された宇宙定数に類似した項を導出する。
• Hubble Energy項の大きさを計算し、観測された宇宙定数と約10^-35 s^-2で一致することを示す。
• 銀河力学への影響、特に渦巻き銀河の回転曲線への影響を分析する。
• Hubble Energyを含めた場合、平坦な回転曲線が銀河形成の自然な結果として生じることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光が宇宙の膨張によってエネルギーを失う際、どのようにして宇宙赤方偏移におけるエネルギー保存則を回復できるか？
• RQ2 新たな重力的物理を仮定せずに、ピオネア探査機で観測された異常加速度を説明するメカニズムは何か？
• RQ3 宇宙定数に類似した新しいエネルギー項の大きさと宇宙論的意味は何か？
• RQ4 なぜ渦巻き銀河は平坦な回転曲線を示すのか？これはダークマターを仮定せずに説明可能か？
• RQ5 Hubble Energyは、銀河のような大規模構造の力学にどのように影響を与えるか？

主な発見

• Hubble Energyは、非慣性的・非重力的エネルギー形式として導入され、宇宙赤方偏移におけるエネルギー保存則を回復する。
• Hubble Energyから導かれたエネルギー項は、宇宙定数の大きさと一致し、約10^-35 s^-2である。
• このモデルは、新たな重力的力が不要な状況で、ピオネア異常をHubble Energyによる径方向運動の減速として説明できる。
• Hubble Energyを含めた場合、渦巻き銀河の平坦な回転曲線は、銀河形成の過程で必然的に生じる。
• Hubble Energyは、フリードマン方程式に宇宙定数に類似した項を追加することで、その起源に物理的根拠を与える。
• このモデルは、Hubble Energyが銀河スケールの力学において重要な役割を果たす可能性を示唆し、回転曲線の説明においてダークマターの代替案を提供する。