[論文レビュー] Primordial Rotation of the Universe and Angular Momentum of a wide range of Celestial Objects

C. Sivaram, Kenath Arun|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2011

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、宇宙の初期回転が、星から銀河に至る天体における運動量の起源を自然に説明すると提案する。宇宙のスピン密度によって駆動される、背景的なねじれ場（torsion field）を導入することで、観測された質量に比例する二乗則に従う角運動量のスケーリングを説明し、宇宙膨張を加速させる斥力的な「慣性遠心力」を提供する。

ABSTRACT

The origin of rotation or spin of objects, from stars to galaxies, is still an unanswered question. Even though there are models which try to explain this, none of them can account for the initial impulse that gave rise to this spin. In this paper we present that a cosmological model that contains a term involving the primordial spin of the universe can explain how these objects acquired the property of spin. This model also gives a natural explanation for the quadratic scaling of angular momentum with mass. Again, from this model, the background torsion due to a universal spin density not only give rise to angular momenta for all structures but also provide a background 'centrifugal term' acting as a repulsive gravity accelerating the universe, with spin density acting as effective cosmological constant.

研究の動機と目的

• 星から銀河に至る天体におけるスピンの未解決の起源を解明すること。
• 多様な天体物理学的系において観測された質量に比例する二乗則に従う角運動量のスケーリングを説明すること。
• 初期宇宙における普遍的スピンを宇宙の基本的性質として組み込んだ宇宙論的モデルを提案すること。
• 普遍的スピン密度が効果的宇宙定数として作用する背景ねじれ場を生成する仕組みを示すこと。
• ねじれとスピン密度を含む単一の幾何的枠組みによって、角運動量の起源と宇宙加速の両者を統一すること。

提案手法

• 初期宇宙のスピンを表す項を含む宇宙論的モデルを導入する。
• 普遍的スピン密度に起因するねじれ場の効果を取り入れ、宇宙構造における角運動量の生成を記述する。
• 角運動量が質量に比例して二乗則に従うことを示す方程式を導出する。
• スピン密度を有効な負の圧力源としてモデル化し、宇宙定数に類似した性質を再現する。
• 修正重力理論の場の方程式を用いて、ねじれの力学的ダイナミクスとその宇宙論的結果を記述する。
• 背景ねじれが反発的力として作用し、宇宙を加速させる役割を分析する。これはダークエネルギーに類似している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星や銀河の初期角運動量は、なぜ後期のプロセスではなく、初期の起源によって説明できるのか？
• RQ2 なぜ多様な天体において角運動量が質量に比例して二乗則に従うのか？
• RQ3 初期宇宙における普遍的スピン密度が、宇宙膨張に影響を与える背景ねじれ場を生成できるか？
• RQ4 ねじれが、宇宙定数に相当する斥力的重力効果をどのように生じさせるのか？
• RQ5 初期回転を組み込むことで、宇宙論におけるスピン起源のパズルはどのように解消されるのか？

主な発見

• 本モデルは、多様な天体物理学的系において観測された質量に比例する角運動量の二乗則の依存性をうまく説明している。
• 普遍的スピン密度に起因する背景ねじれ場は、反発的力を生じさせ、宇宙膨張を加速させる。これは効果的宇宙定数として作用する。
• 宇宙の初期スピンは、天体の回転を生じさせる初期の力の源として自然に説明できる。
• ねじれを含む単一の幾何的メカニズムによって、角運動量の起源と宇宙加速の両者を統一する枠組みが構築された。
• 本モデルは、スピン密度が宇宙の大規模ダイナミクスに寄与することを予測し、ダークエネルギーの幾何的代替案を提示する。