[논문 리뷰] Model of graviton-dusty universe

Michael A. Ivanov|ArXiv.org|2001. 07. 12.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 2인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 우주 팽창이 아니라 광자-중력파 배경 상호작용으로 인해 붉은편이가 발생하는 비팽창 우주 모델을 제안한다. 이 모델은 광자 충돌에 의해 생성되는 가상의 질량을 가진 중력파가 어둠성 물질이 되며, 반복적인 충돌을 통해 에너지를 축적하고 최종적으로 블랙홀에 포획된다고 주장한다. 이는 은하 형성의 씨앗이 될 수 있으며, 펌피어 이상현상도 설명하고, 허블의 법칙을 양자 중력 효과로 재해석한다.

ABSTRACT

Primary features of a new cosmological model, which is based on conjectures about an existence of the graviton background and superstrong gravitational quantum interaction, are considered. An expansion of the universe is impossible in such the model because of deceleration of massive objects by the graviton background, which is similar to the one for the NASA deep space probes Pioneer 10, 11. Redshifts of remote objects are caused in the model by interaction of photons with the graviton background, and the Hubble constant depends on an intensity of interaction and an equivalent temperature of the graviton background. Virtual massive gravitons would be dark matter particles. They transfer energy, lost by luminous matter radiation, which in a final stage may be collected with black holes and other massive objects.

연구 동기 및 목표

• 우주의 팽창 없이 천체역학적 붉은편이를 설명하기 위해 도플러 효과가 아닌 양자 중력 메커니즘을 제안한다.
• 피로광선 모델에서 에너지 이용 문제를 해결하기 위해 빛나는 물질이 손실하는 에너지가 가상의 질량을 가진 중력파로 이행됨을 보여준다.
• 광자-중력파 충돌을 통해 생성된 가상의 질량을 가진 중력파가 어둠성 물질이 되며, 블랙홀에 축적된다고 제안한다.
• 블랙홀이 가상의 중력파로부터 에너지를 수집하고 별 형성을 유도함으로써 은하의 '씨앗'으로 기능할 수 있다고 제안한다.
• 동일한 중력파 배경 상호작용의 결과로 펌피어 탐사선의 이례적 가속도를 설명하는 메커니즘을 제공한다.

제안 방법

• 3K보다 높은 등가 온도를 갖는 중력파 배경을 가정하여, 광자 에너지 손실이 상호작용 단면적 σ(E,ω) = D·E·ω를 통해 발생함을 유도한다.
• 허블 상수 H = (1/2π)·D·ω̄·(σT⁴)를 사용하여 붉은편이를 상호작용 강도와 배경 온도와 연결한다.
• 질량을 가진 천체에 작용하는 감속력 w = -Hc(1 - v²/c²)를 유도하여, 관측된 펌피어 이상현상과 일치시킨다.
• 가상의 질량을 가진 중력파를 짧은 수명을 가진 입자(τ ≤ 10⁻¹¹ s)로 모델링하며, 에너지는 2ω이다.
• 배경과의 반복적인 충돌을 통해 중력파의 에너지가 감소하고 수명이 증가하여 약 93회 충돌 후 약 100억 년 수준에 도달함을 제안한다.
• 중력에 의해 이러한 중력파가 응집되어 블랙홀이 되며, 은하핵을 형성하고 빛의 에너지를 질량을 가진 천체로 지속적으로 전달하는 영구적 에너지 펌프 역할을 한다고 제안한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우주의 붉은편이는 우주 팽창이 아니라 광자-중력파 배경 상호작용으로 설명될 수 있는가?
• RQ2 비팽창 우주에서 빛나는 물질의 복사로 인한 에너지 손실은 어떻게 전이되고 보존되는가?
• RQ3 광자-중력파 충돌을 통해 생성된 가상의 질량을 가진 중력파는 어둠성 물질이 될 수 있고, 블랙홀에 축적될 수 있는가?
• RQ4 중력파 배경 상호작용은 태양계 외부 탐사선 펌피어의 이례적 가속도를 설명할 수 있는가?
• RQ5 블랙홀이 가상의 중력파로부터 에너지를 수집하고 별 형성을 유도함으로써 은하의 '씨앗'으로 기능할 수 있는가?

주요 결과

• 허블 상수는 기본 상수로부터 유도되며, H = (1/2π)·D·ω̄·(σT⁴)로 표현되어 중력파 배경의 강도와 온도와 연결된다.
• 모델은 붑은편이 법칙 E(r) = E₀·exp(-ar)를 예측하며, a = H/c 이고, 팽창 없이도 관측된 붉은편이와 일치한다.
• 감속력 w = -Hc(1 - v²/c²)는 펌피어 10호 및 11호 탐사선의 관측된 이례적 가속도(4.8–7.2×10⁻¹⁰ m/s²)와 일치한다.
• 초기 수명 τ ≤ 10⁻¹¹ s인 가상의 질량을 가진 중력파는 약 93회의 충돌 사이클 후 약 100억 년 수준의 생명주기를 가지며, 어둠성 물질 후보로 타당하다.
• 모델은 블랙홀이 이러한 장수명 가상의 중력파를 포획함으로써 성장하며, 은하의 씨앗이 될 수 있다고 제안한다.
• 중력파 배경은 빛나는 물질의 복사 에너지를 가상의 중력파 교환을 통해 질량을 가진 천체로 전달함으로써 '영구 기계'처럼 작용할 수 있다.