[论文解读] Galaxy rotation curves in de Sitter space

van Putten, H P M Maurice|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2014

Geophysics and Gravity Measurements被引用 6

一句话总结

该论文提出，在 de Sitter 空间中，暗能量的影响通过一个微小的引力子质量诱导了引力的红外修正，且满足 Higuchi 稳定性条件。该修正自然地导出 Milgrom 的反比距离定律，准确再现了观测到的星系旋转曲线，而无需引入局域的暗物质聚集。

ABSTRACT

Dark energy inferred from the observed negative deceleration parameter introduces a small mass of the graviton, that satisfies the Higuchi stability condition. It implies an infra-red modification of gravitation that produces Milgrom's inverse distance law of gravitational attraction in excellent agreement with the observed galaxy rotation curves. We conclude that dark matter is present cosmologically with no need for local clustering in galaxies.

研究动机与目标

• 在不引入局域暗物质聚集的前提下，解释观测到的星系旋转曲线平坦现象。
• 研究暗能量的负减速参数是否意味着存在一个微小的引力子质量。
• 检验此类引力子质量是否导致与 Milgrom 定律一致的引力红外修正。
• 评估由推导出的引力子质量是否满足 Higuchi 稳定性条件。
• 确定该机制是否能在不需星系内暗物质存在的前提下，解释星系动力学。

提出的方法

• 在假设引力子质量微小且稳定的基础上，推导 de Sitter 空间中的有效引力势。
• 应用 Higuchi 稳定性条件以约束引力子质量的允许范围。
• 计算在大距离下对牛顿引力的修正结果。
• 将修正后的势与 Milgrom 的反比距离定律（MOND 类行为）进行比较。
• 评估所得引力作用定律与观测到的星系旋转曲线的拟合程度。
• 评估由减速参数推导出的引力子质量在宇宙学上的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用暗能量观测到的负减速参数推断出一个微小且稳定的引力子质量？
• RQ2 满足 Higuchi 条件的引力子质量是否会导致引力的红外修正？
• RQ3 由此产生的修正引力定律是否能重现 Milgrom 的引力吸引力反比距离定律？
• RQ4 该修正引力是否能在不依赖局域暗物质的条件下解释星系的平坦旋转曲线？
• RQ5 由推导出的引力子质量在宇宙学上是否一致，并在量子约束下保持稳定？

主要发现

• 暗能量的负减速参数暗示存在一个微小且非零的引力子质量，且满足 Higuchi 稳定性条件。
• 该引力子质量诱导了引力的红外修正，改变了长程引力势。
• 修正后的势导致引力吸引力的反比距离定律，与 Milgrom 的经验关系相匹配。
• 所得引力作用定律准确再现了观测到的星系平坦旋转曲线。
• 该模型在不需星系内暗物质局域聚集的前提下，解释了星系动力学。
• 该机制与宇宙学观测及量子稳定性约束一致。