[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出，由宇宙学自旋密度驱动的原初宇宙旋转，可自然解释从恒星到星系等天体角动量的起源。通过引入作为有效宇宙学常数的背景平移场，该模型解释了角动量与质量之间观测到的二次方关系，并提供了一种排斥性的“离心力”，从而加速宇宙膨胀。

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.

研究动机与目标

• 解决从恒星到星系等天体自转起源的未解之谜。
• 解释在多种天体物理系统中观测到的角动量与质量之间的二次方关系。
• 提出一个将原初自旋作为宇宙基本属性的宇宙学模型。
• 证明普遍自旋密度如何生成背景平移场，该场起到有效宇宙学常数的作用。
• 通过包含平移与自旋密度的单一几何框架，统一角动量起源与宇宙加速的原因。

提出的方法

• 引入一个包含宇宙原初自旋项的宇宙学模型。
• 引入由普遍自旋密度产生的平移场效应，以生成宇宙结构中的角动量。
• 推导出表明角动量与质量呈二次方关系的方程，与观测一致。
• 将自旋密度建模为有效负压源，类比于宇宙学常数。
• 使用修正引力框架中的场方程，描述平移场的动力学及其宇宙学后果。
• 分析背景平移场作为排斥力加速宇宙的作用，类比于暗能量。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过原初起源而非晚近过程解释恒星与星系的初始角动量？
• RQ2 为何角动量在广泛范围的天体中均与质量呈二次方关系？
• RQ3 早期宇宙中的普遍自旋密度能否生成影响宇宙膨胀的背景平移场？
• RQ4 平移场在产生类宇宙学常数的排斥引力效应中起何作用？
• RQ5 引入原初旋转如何解决宇宙学中自转起源的谜题？

主要发现

• 该模型成功解释了在多种天体物理系统中观测到的角动量与质量之间的二次方依赖关系。
• 由普遍自旋密度产生的背景平移场产生排斥力，加速宇宙膨胀，起到有效宇宙学常数的作用。
• 宇宙的原初自旋为天体旋转提供了自然的初始驱动力。
• 该框架通过单一几何机制（涉及平移）统一了角动量与宇宙加速的起源。
• 该模型预测自旋密度对宇宙大尺度动力学有贡献，为暗能量提供了一种几何替代解释。