[论文解读] The differential rotation of a galaxy

Evangelos Chaliasos|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2006

Geophysics and Gravity Measurements被引用 1

一句话总结

本文提出，星系的较差自转源于宇宙本身的大尺度自转，利用拉格朗日力学推导出方位角方向的运动方程及其第一积分，从而得出一种较差自转定律，该定律产生的旋转曲线与观测到的星系旋转曲线高度吻合。

ABSTRACT

Assuming a suitable rotation of the Universe as a whole, we can attribute the rotation of galaxies to it. Using Lagrangian Mechanics we then can find the equations governing the rotation of a galaxy. We find in this way the azimuthal equation, and we find its first integral. Then we derive from it the law of differrential rotation of galaxies, and we plot it. We also present the resulting flat rotation curve, which is found to resemble remarkably the observed rotation curves.

研究动机与目标

• 探究星系的较差自转是否可归因于宇宙整体的自转。
• 利用拉格朗日力学推导描述星系自转的动力学方程。
• 求解方位角方向运动方程的第一积分，以描述星系的旋转规律。
• 将推导出的旋转曲线与观测到的星系平坦旋转曲线进行比较。

提出的方法

• 假设一个旋转的宇宙作为背景框架，影响星系的动力学行为。
• 应用拉格朗日力学，建模在宇宙自转影响下星系中恒星的运动。
• 从拉格朗日形式体系推导出方位角方向的运动方程。
• 求解方位角方程的第一积分，该积分代表系统中的守恒量。
• 利用第一积分推导出星系较差自转的规律。
• 绘制所得旋转曲线，并与观测数据进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系的较差自转能否由宇宙整体的自转来解释？
• RQ2 从方位角方程第一积分推导出的旋转规律具有何种数学形式？
• RQ3 所推导出的旋转曲线是否与观测到的星系平坦旋转曲线一致？
• RQ4 拉格朗日方法如何解释星系系统中角动量的守恒？

主要发现

• 所推导出的较差自转规律产生的旋转曲线与观测到的星系平坦旋转曲线高度相似。
• 方位角方程的第一积分提供了一个守恒量，该量控制着星系中恒星的旋转动力学。
• 该模型将星系自转归因于宇宙的大尺度自转，提供了一种新的宇宙学解释。
• 所得旋转曲线在大半径区域保持平坦，与天文观测结果一致。