矮星系,蒙德,相对论引力

文摘

蒙德是一个现象学修正的牛顿万有引力定律繁殖星系的动力,而不需要额外的暗物质。本文综述了蒙德的基本知识及其应用矮星系。蒙德都成功地繁殖在银河系的恒星速度分散古典矮椭圆星系,恒星mass-to-light比率的合理值的星系;两个矛盾地高mass-to-light比率可以解释潮汐的影响。最近的观察也显示蒙德描述潮汐矮星系,在复杂的动态环境。蒙德的星系团,不能再现观察到气体的温度,也回顾了。相对论理论包含蒙德在相对论极限已经制定;他们都含有新的动力领域,可以作为额外的来源万有引力可以协调集群的观察和蒙德。这些理论的某些限制也可以给宇宙的加速膨胀。标准的暗物质宇宙学拥有大量体现成功; however, alternatives should also be pursued as long as outstanding observational issues remain unresolved, including the empirical successes of MOND on galaxy scales and the phenomenology of dark energy.

1。为什么蒙德?

1983年,米尔格的三篇论文发表在《天体物理学杂志》上提出的基本修改牛顿万有引力定律和牛顿第二定律(1- - - - - -3]。这种修改是为了解释Tully-Fisher螺旋星系的关系,这与光度旋转速度,不使用暗物质。与其他提议修改引力,米格罗姆的不是在一个特定的长度或能源规模,而是在一个加速度规模米/秒。这是一个很小的加速度,这使得任何实验室调查几乎不可能;米格罗姆的后果的修改只在天文尺度表现。特别是,米格罗姆旨在解决暗物质的现象学:是我们看到的星系的偏离牛顿万有引力实际上由于牛顿万有引力定律的一些故障,而不是由于行动否则未被发现的暗物质遵守标准重力法?

螺旋星系的红移测量揭示如何快速恒星和中性氢气在磁盘旋转星系的中心。大家都知道1970年代早期以来,绝大多数的螺旋星系平面旋转曲线:旋转速度在一个半径从星系的中心成为独立的过去的某一半径。(一小部分星系旋转曲线仍然增加最大范围的数据点。只有少数表现出任何明显降低;看到的,(4了一个例子。)这种行为是不可能调和与牛顿星系中的可见物质所产生的引力场。远距离,超出了大多数星系的质量,可见牛顿引力场的可见物质开始近似场从一个质点,这样旋转速度由于可见物质就会下降,与太阳系行星轨道速度。没有任何已知的螺旋星系展览这一行为在其旋转曲线,尽管许多人旋转曲线探索远远超出了大部分的可见物质通过中性氢云。我们只有两种可能的逻辑解释:要么大量的看不见的暗物质在牛顿引力场存在增加价值,或牛顿万有引力定律不抓住螺旋星系的尺度。

从一开始,暗物质被认为是几乎可以肯定解释星系观测,自然受到候选人暗物质粒子出现在很多的粒子物理学的标准模型的扩展,特别是在超对称。暗物质假说已经非常成功地解释各种宇宙学观测,包括大规模的增长结构和引力透镜。许多实验团体穷追不舍的直接检测暗物质粒子,假设他们之间通过弱核力。大宇宙体模拟聚集在详细预测暗物质的分布尺度从超星系团矮星系,宇宙学的和一个大分支,它致力于找出之间的关系理论暗物质分布和观察到的可见物质分布,利用一系列观测,模拟和模型。当然暗物质宇宙学已经非常成功地解释了广泛的观察和提供一个令人信服的标准宇宙模型的理论框架。

有一个可行的替代吗?米格罗姆认为以下临时修改牛顿法为引力质量由于另一个质量在远处:

在哪里通常是牛顿重力加速度,和一些光滑插值函数之间的两个极限。如果一个对象上的牛顿引力加速度大于结果米格罗姆重力成正比牛顿的力,但如果牛顿力给出了加速度小于,然后米格罗姆引力大于相应的牛顿力,送。值得注意的是,这个简单的修改是非常成功的繁殖的螺旋星系旋转曲线可见物质分布,也就是说,如果没有暗物质,假设下磁盘星系中恒星跟着圆形轨道星系的中心。许多旋转曲线都适合这种方式;见,例如,(5- - - - - -9]。一些星系旋转曲线不符合这个公式,但这些一般星系似乎视觉动态平衡或具有强大的酒吧或其他特性偏离圆形对称,因此可能违反假设恒星遵循圆形轨道。米格罗姆称这个力法改性蒙德、修正的牛顿动力学MOND。大文学发展蒙德。本文旨在给予简要介绍的当前状态进入文学的主题提供有用点,但并不是一个完整的文学或科学的审查。

粗略分析的力学定律(1)揭示了一个根本性的缺陷:它不使动量守恒(10]。是简单的构造与两种不同的质量情况,小质量的力量大的质量是不一样的的力量大质量小的质量。米格罗姆的原始论文后不久,Bekenstein和米格罗姆提出一个泛化的泊松方程,而不是牛顿力学定律,克服这个困难11]:

在哪里是物理引力势,重子的质量密度,是一些光滑函数的渐近形式,和,。(的精确形式使产生的现象几乎没有差异;一般使用。但也看到5),宣称给出了一个更现实的估计可见磁盘表面亮度高质量螺旋)。注意,在这个政权这个方程变成通常的泊松方程。一个特定的特性方程,不同于通常的牛顿方程不是线性:物体的引力无法简单地获取通过添加所有物体的引力作用。一个含义是外部场效应:一个星系行为根据蒙德力法与星系的质量提供了源项只要在星系内部加速度大于当地加速度来自外部对象的引力场。这种行为被假定在原始的米格罗姆论文解释了为什么打开银河系星团内不显示MOND-like行为,并提供一个一致的解释如何调和MOND-like不同对象的行为。修改后的泊松方程(2)自动包含了这种行为,给出任意质量分布。

米格罗姆修改力定律不仅解释了螺旋星系旋转曲线,但也可以解释其他一些现象学的成功。它预测,推测暗物质的数量在一个绑定系统不是一个系统的大小的函数,而是特性的加速度。这比赛我们观察:太阳系,球状星团,以及一些椭圆星系似乎很少或没有暗物质,而矮星系和大型螺旋大量的暗物质。但这些系统的加速度特征规模成功通过暗物质内容进行分类。米格罗姆强迫法律也包含观察Tully-Fisher关系(光度缩放的四次方渐近旋转速度)在螺旋星系作为一种特殊的情况下,意味着弗里曼定律为螺旋(上限表面亮度),和法律意味着鱼(常数表面亮度)和Faber-Jackson关系(光度定标的四次方速度色散)在椭圆星系。米格罗姆也预测,低表面亮度星系应该暗物质主导半径,后来证实。参见[12为一个优秀的回顾讨论蒙德现象学的范围。

米格罗姆力学定律的有效性是什么告诉我们什么?在他的原始论文,米格罗姆提倡力学定律是实际的基本力自然定律,表明它显示了一个修改的万有引力定律弱引力政权,或修改牛顿第二定律连接力和加速度。尽管观测成功,大多数物理学家认为这种可能性。但是,无论它的基本状态,米格罗姆力法可以被视为一种有效的法律在星系引力:如果暗物质是造成多余的力量我们观察,它必须安排本身在某种程度上,(1)代表的总重力由于结合可见光和暗物质。尚不清楚在标准宇宙模型为什么会这样。(不幸的是,立即断言原始米格罗姆论文(1)代表一个物理的基本修改导致许多宇宙学家忽略整个业务。所有冷暗物质的支持者应该还有米格罗姆关系作为套件的一部分关于星系的已知事实,像Tully-Fisher关系;需要暗物质模型来重现这种现象可能会给有趣的线索暗物质的性质或星系动力学。)

2。蒙德和矮星系

矮星系(尤其是矮球状)展览最大的可见物质之间的差异和引力场的任何已知的系统,它们是重要的实验室检测暗物质和修改引力假设。另一方面,当地小矮人通常不规则或球状,因此不存在一个易于测量旋转曲线。一般来说,红移的测量单个恒星在矮球状给出一个估计的速度色散角距离的函数矮中心,随着矮的整体视线速度。这些测量提供了两种可能的探针的蒙德:矮星系的内部动力学符合蒙德力法,和矮星系的运动是父母星系与蒙德力法一致?我们简要地考虑这两个问题。

2.1。内部动态的小矮人

蒙德最初制定适合测量螺旋星系旋转曲线。根据力法(1)导致的预测低表面亮度星系旋转曲线应该暗示暗物质主导半径从中心;这种预测最终出生后观察。这种分析扩展到矮球状星系,也有表面亮度低,米格罗姆还预测”当速度色散(球状)小矮人数据可用,一个大质量的差异将导致当常规动力学用于确定质量。“动态确定质量预测是大订单10倍或更多由恒星(占2]。这个预测是当然最终诞生,矮星系有最大的mass-light任何已知系统的比率。

缺乏线性(1)意味着一个对象上的引力并不是仅仅由质量决定它的轨道,但也取决于外部重力场。米格罗姆详细解释(2,11对象的,像一个矮星系环绕银河系恒星的轨道在矮都是由(1),质量等于矮重子的质量恒星的轨道半径之内,只要内部重力加速度恒星的由于矮质量大于外部重力加速度矮的银河系的轨道。否则,dwarf是所谓的“quasi-Newtonian政权,”在这种情况下,矮动力学几乎是牛顿引力常数与有效。如果内部加速度矮相比非常小,然后,蒙德重子的M / L的值比仅仅是牛顿的时间价值。在分析矮星系动力学在蒙德的背景下,必须注意确定重力加速度是由内部或外部字段。

quasi-Newtonian政权,矮质量的估计基于恒星速度色散公式教科书。相反的限制,外部引力场可以忽略不计(“独立”政权),(2)导致的关系面向大众静止的、孤立的系统(13),系统的三维速度色散。我们不能直接测量,但如果系统统计各向同性(拥有相同的视线速度色散在所有的方向),然后。效应可以显著偏离这个简单的质量估计包括各向异性的速度色散系统非球对称和连贯的速度由于潮汐的影响。这些都是潜在的可见足够敏感光度学和光谱学。Brada和米格罗姆(2000)分析了这些影响蒙德的环境中,更详细地显示,例如,小矮人更容易比牛顿引力潮汐中断与暗物质光环(14)(参见[15更详细的分析)。

恒星人口研究强烈建议,重子的mass-light比率银河系的矮卫星应该在范围内(见,例如,16,17]);这些卫星一般气体的贡献他们的重子的质量可以忽略不计。总矮质量来自蒙德应该给的值在这个范围内,通过比较测量光度。格哈德和Spergel18和格哈德19]分析了七矮人球状使用蒙德和声称的值从约0.2天炉座约10小熊座和利奥二世。然而,在反复无常的一篇论文,题为“蒙德和七个小矮人”(20.],米格罗姆令人信服地认为,出版速度色散测量的不确定性所使用的格哈德和Spergel足以解释异常重子的M / L比值。他还指出有多难确定小矮人的光度结构参数,包括中央表面亮度,核心半径,潮汐半径,和总亮度。使用的测量矮参数从马特奥(1994)21米格罗姆)+几个后续测量发现,蒙德是完全符合合理的值1和3之间的所有七个矮人球状认为(雕塑家,六分仪座,船底座,德拉科,狮子座II,小熊座,和天炉星座)。这一分析估计质量只使用中央速度色散对于每一个矮,和计算在quasi-Newtonian或孤立的限制。

最经典的详细分析矮星系是由安格斯(2008),在观察中加入很多改进矮人属性在过去十年中,并使用测量变化的速度色散测量每个矮的半径(22]。这种分析从而大大提供了一个更严格的测试的蒙德相比,七个小矮人。安格斯找到最佳值和错误,再加上两个参数描述可能的速度弥散各向异性,考虑的八个小矮人,六(雕塑家,船底座,狮子座,狮子座II,小熊座,和天炉星座)与一个合理的价值相一致。恒星的内容。六分仪座和德拉科都给不一致地高值,但在接受的范围内。德拉科之前所知目前问题已经蒙德(23,24),对不同的测量速度分散问题变的更糟25比安格斯使用)。安格斯指出,距离和速度色散不确定性这两个小矮人可能产生重大影响,潮汐效应引入的不确定性,可能大到足以解释安格斯的略高的值这两个小矮人。然而,德拉科没有潮汐影响的形态学证据。安格斯推测,这可能是早期的潮汐加热特有的蒙德(14当它接近银河系。数值模拟需要决定是否这解释是合理的。另一种解释是,恒星的恒星污染的样品不矮星系的一部分。这些恒星样本的推断视线速度膨胀,导致系统的高值。本文(匿名裁判声称这是一个特殊的问题对于六分仪座和船底座,而德拉科和小熊座尚未公开的数据)。

挑衅对比暗物质和蒙德最近执行使用潮汐相形见绌。Bournaud和合作者26)测量旋转速度三个天然气小矮人从碰撞残骸碎片轨道NGC5291形成。使用射电望远镜,他们获得了21厘米气体排放的旋转曲线。这些系统的恒星质量的一小部分气体质量,所以可以确定的总质量小的不确定性。旋转曲线是对称的,这就意味着系统旋转支持和平衡。很简单,实现质量估计基于牛顿引力:三次系统的总质量是观察到的重子的质量。作者声称,这是一个问题基于数值暗物质模拟显示气体冷凝相形见绌的潮汐碎片应该包含很少的暗物质(27,28]。潮汐小矮人有复杂的动态历史和一系列重子的影响非常重要,所以很难知道是否与模拟的比较确实是一个问题。另一方面,米格罗姆(29日和外邦人等。30.)都表明,潮汐小矮人与蒙德都占了,没有免费的参数。这种一致性很难解释暗物质模型,潮汐小矮人形式从动荡的动态过程,并有很强的依赖初始条件而受到众多重子的过程的影响。为什么他们的暗物质内容要准确,需要让他们土地上蒙德力法?显然更大样本的这些非常有趣的动力系统是一个观察重点。

最近的一些有趣的观察进行了遥远而扩散球状星团帕14 (31日蒙德的)等应用到遥远的球状星团(例如,32- - - - - -34])。径向速度集群中的17个红巨星的测量VLT和凯克望远镜,让视线速度色散的估计。这个分散与牛顿引力理论是一致的,即使球状星团应该在蒙德政权,和作者声称观测在面值排除蒙德。然而,该报还构造了一个场景,恒星的速度仍有可能符合蒙德如果是在银河系的一个高椭圆轨道潜力,进出的蒙德政权随着外部重力场的变化。这张照片与潮汐震惊[35,36)可以减少的速度色散与牛顿引力小矮人。集群非常遥远和微弱,所以前景获得适当的速度在天空中,集群,从而更清晰的描述最近的轨道在银河系的历史,可能是远程的。集群中的大规模种族隔离的红巨星可能也是一个问题。但这些系统给蒙德一些重大压力。

银河系其它规模较小的小矮人,最近被发现在斯隆数字巡天数据(见,例如,37,38])更高的比率明显质量推测暗物质的质量比古典矮球状,呈现蒙德在银河的另一个严格的测试系统比迄今为止一直到更小的尺度进行了分析。Sanchez-Salcedo和埃尔南德斯(15)进行了初步分析认为所需的蒙德值增加在低光度太高,是现实的。这是这些矮球状的结果符合通用中央速度色散。这显然的结论需要进一步研究。系统影响相关的一系列假设银河系引力势,潮汐的影响相形见绌,恒星闯入者的数据,和其他注意事项可以支配这些计算的不确定性。

2.2。一个矮星系排除蒙德吗?

在前一节中描述的结果提高蒙德的一个棘手的问题。一方面,这个理论是原则上的预测比暗物质:可见物质的重力场的分布是完全确定的重子的mass-light比率的距离,设置长度尺度(1)。可以确定这两个数字或受到其他观测。(在实践中,通常是作为一个自由参数,然后MOND-derived价值是相对于恒星数量来确定是否合理)。另一方面,引力场是通过测试对象的动力学,探索银河系中恒星的运动。我们通常没有提供完整的速度矢量或速度弥散,但只有视线组件。横向组件包含关键信息的完整的动力学状态矮:过去的轨迹创建潮汐加热或中断了吗?它的内部速度弥散各向异性是到什么程度?外部重力场变化有多迅速?没有这些信息,一系列的引力势符合当前动力状态的星系。没有其他困难的观测(如适当的运动,使重建的实际星系轨迹),我们必须满足于确定观察到的星系动力学只需要可信的额外假设难以察觉的影响。

这是蒙德适合大型星系所面临的同样的问题。大星系往往比小矮人外部引力场的影响更显著,留下较少的自由边际蒙德适合解释。蒙德的引人注目的一点是,尽管有限的自由的模型提供了合适的星系动力学,很少星系,包括好几个数量级的质量和规模超过一个数量级,对蒙德提供一个真正的挑战。

相比之下,暗物质形势更为宽容。标准宇宙学原理是完全确定的,一旦暗物质指定的属性。指定的初始密度扰动小,测量宇宙微波背景辐射温度各向异性,进化完全根据指定的宇宙演化方程。然而,我们还不能够做出详细的从头开始暗物质晕的预测关联到一个特定类的星系。自从重子的质量是耦合的暗物质的引力,一个完整的理解暗物质分布今天需要重子的历史分布的详细知识,这反过来是由复杂的重子的物理学,包括加热、冷却、恒星形成和演化,从恒星和类星体和能量反馈。这不仅仅是一个学术观点:大多数暗物质的悬而未决的问题涉及到小尺度,其中重子密度可与暗物质的密度。最终,我们建模和计算可能达到这一点,我们可以模拟现实的星系的进化开始只从宇宙初始条件,但这可能是许多年了。到那时,可见星系旋转曲线速度或分散体通常是适合使用参数化模型的暗物质晕,我们几乎没有限制的光环参数个体星系。对于单个星系,合适的暗物质晕比蒙德值拟合提供了更多的自由。

2.3。小矮人作为动态示踪剂

矮星系的运动自己绕父母星系也可以用作蒙德的考验。通常,对于大的椭圆星系,卫星星系是可观察到的更大的半径比中央的恒星星系,所以卫星探测引力场在更大的区域。然而,任何单个星系相对较少的可观测卫星,使引力势约束不确定。为了解决这个问题,Klypin和普拉达(39]使用的样本215000红星系红移和从斯隆数字巡天数据版本4。从这个目录,他们选择一组卫星根据卫星的标准是至少4倍微弱比它的主人,有投影距离小于1 Mpc的主持人,和有速度差不到1500公里/秒。这导致大约9500卫星大约6000宿主星系。然后形成一个复合卫星速度弥散半径的函数的垃圾箱在宿主星系光度堆积的所有卫星和使用最大似然估计量。均匀背景水平,反映随机排列的无关的星系,减去给每个光度的最终速度色散垃圾箱。

Klypin和普拉达比较这个速度色散和圆形周围的暗物质速度大的孤立的光环从体模拟,并找到很好的协议。他们假设的密度矮星系痕迹暗物质的密度,而在暗物质模拟40]。他们进一步声称,速度分散体得到了解决牛仔裤与蒙德引力势方程(2)只能适应数据使用高速度弥散各向异性的形式,对应于高椭圆的轨道。这个结论已经被安格斯和麦高夫(有争议的41),声称,同样的各向异性实际上是非常合理的,基于椭圆星系形成的数值模拟在蒙德(42]。两篇论文也不同意其他点,包括外部SDSS星系引力场是否应该是相关的和什么是合理的宿主星系mass-light比率。这个有趣的数据集的进一步独立分析显然是必要的。

3所示。星系团和蒙德

而米格罗姆力法,(1),其泛化的修改的泊松方程(2),是一个非常成功的现象学描述的星系从最小的小矮人最大的螺旋,以及全方位的观察表面亮度,其疗效并不延伸到更大的星系团的尺度。一个典型的星系群必须包含一个可见气体总质量几次星系和恒星质量的气体温度和速度的米格罗姆力学定律(43]。只是对重子的集群值增加mass-light比率是不现实的,因为重子的质量是由气体和没有内在的不确定性这恒星的数量做的。在缺乏大型集群中的系统误差数据,我们有几个选择来解释星系团。

(1)蒙德并不是一个基本理论,但只有一个现象学为暗物质在星系的分布关系,不适用的更大的约束系统。(2)蒙德确实代表一个基本力学定律,但集群包含额外的暗物质在星系不。(3)蒙德表示星系的基本力学定律,但是这个力法在大尺度下会修改。

第一种可能性是被广泛接受的:星系团仅仅排除蒙德的修改引力。第二个可能性是并不像乍看上去那么怪异。如果暗物质在光的形式中微子的质量约2电动汽车,例如,相对论速度时的解耦,他们不会在星系引力的影响,但可以绑定在更大的和更大规模的集群44,45]。当前的最佳限制中微子质量来自宇宙学,但这些假设标准宇宙模型,这可能是修改如果蒙德实际上代表了一种基本的力学定律。安格斯(46]假设稍微重(eV) 11日惰性中微子,数值计算显示可以复制的声波峰值微波背景假设早期宇宙物理不受蒙德的影响效果。生产被迫声学振荡了精密测量的微波背景辐射的功率谱是一个重要的挑战任何暗物质宇宙学与不同或重力从标准宇宙学。动力学分析表明,这样一个中微子可以再现观测星系团现象学虽然不影响星系旋转曲线(47]。压力是穿上这些模型从引力透镜效应的分析48- - - - - -50),尽管这些都在蒙德对透镜使特定的假设,这不是唯一决定没有相对论理论的背景下。

蒙德的最相关的观察是著名的“子弹”的引力透镜观察集群1 e 0657 - 558 [51)和集群mac j0025.4 - 1222 (52]。在这些系统中两个合并星系团,引力势的顶峰,揭示了弱透镜,从质量分布的峰值抵消,可见在热气。这抵消和集群包含大量的暗物质是一致的;集群合并时,暗物质,这被认为是无碰撞的,继续畅通,而气体组成的可见物质是通过减缓冲击加热。偏移量不符合蒙德,或任何修改引力理论的引力场生成单独的可见物质:引力场的几何形状不同于几何的可见物质53]。果断merging-cluster观测证明(2)不能本身描述万有引力。这符合前面的观察显示推断集群暗物质与蒙德力法预测内容不符,但进一步排除了这种差异是由于额外的修改引力定律的集群规模上面的(例3)。与个体星系、星系团必须拥有一些万有引力的来源除了提供的可见物质(即。,暗物质!)

4所示。相对论蒙德和暗物质

许多人觉得松了一口气,集群透镜结果意味着他们终于可以停止听到所有这些讨厌的蒙德的业务。然而,以上选项2仍然是可行的,尽管大多数宇宙学家认为这是极复杂的理论可能性。如前所述,集群可以包含热暗物质,像光中微子,这足以解释观察到的重力和气体形态的融合集群。尽管这个解决方案调用两个独立的新物理学(足够大量的中微子和蒙德力法),这不是明显多少投机这比标准的暗物质模型应该考虑,考虑到中微子已经从中微子振荡观察已知非零质量。但最有趣的选择蒙德可能来自一个不同的方向。

子弹状星系团的观察表明,前两年所产生的引力场必须不仅仅是可见物质,雅各Bekenstein发表了相对论引力理论降低蒙德在点源极限(54]。多年来,这一事实蒙德没有相对论基础通常被认为是一个令人信服的论点反对这个主意。(我有时开玩笑说,人们声称排除了相对论蒙德扩展Bekenstein定理。这个定理指出,Bekenstein曾试图和失败,所以这是不可能的。之后,Bekenstein告诉我他不要把太多精力的问题。)与一个完整的相对论引力理论,不同的观察从太阳系限制后牛顿引力透镜参数,宇宙结构形成,宇宙的膨胀历史,可以解决。所有这些领域都推测使用蒙德力法或修改的泊松方程,并与广义相对论的类比推理。但这显然是不能令人满意的方法:任何矛盾的观察结果可以被解释为一个不够成熟的理论的结果。

一些变体在Bekenstein提议现在桌子上(55,56]。这些理论都额外动力领域的共同元素充当引力源。最优雅的计划到目前为止被称为爱因斯坦以太重力(57]。一个动力类时向量场与纳入重力通过添加一个术语吗Einstein-Hilbert引力作用,是一个函数和确定吗

与,,待定常数。这是一个不寻常的向量场理论,因为类时挑出一个首选框架在时空(每一点的时间坐标与方向),因此违反了当地的洛伦兹不变性。但如果这对称破坏是足够小实验范围低于目前的水平。这类理论的理论先例(见,例如,58- - - - - -60])。

值得注意的是,常量和功能可以选择这样的非相对论极限理论减少修改的泊松方程的形式(2):蒙德限制可以复制这类相对论模型。分析尚未完成,但它至少是合理的,多余的引力诱导向量场可以从蒙德与离职星系团。相对论MOND理论涉及额外动力领域,在某种意义上,放弃了最初的蒙德哲学的可见物质创造了所有的宇宙中观测到的重力;但是我们被迫通过观察。这些理论的物理内容相当不同于传统模型;“黑暗领域”是由物理不同于暗物质粒子。

5。挑战

相对论扩展的蒙德没有被广泛探讨,与大量的工作标准宇宙模型。所以它只是不知道特定的相对论MOND理论是否能复制所有已知的引力现象,包括引力透镜后牛顿从太阳系和二进制脉冲星约束,潮汐流,星系团的引力势,观察合并星系群的动力学。所有这些现象都成功地解释为标准的暗物质宇宙学,代表一个艰巨的任务,任何新的引力理论。相对论MOND理论也必须是非线性,从蒙德本身,使这些分析具有挑战性。然而,相对论MOND理论持有的承诺两个观测宇宙学的标准不能解释:(米格罗姆力学定律的有效性,方程(1星系动力学),以及相关的现象学,值得注意的是,(宇宙的加速膨胀。

米格罗姆立即意识到蒙德加速度相同的订单吗因此也相同的顺序,在那里哈勃参数和吗是可以解释的宇宙常数的宇宙的加速膨胀。很难看到矮星系尺度的体现,也有关或标准宇宙模型,但相对论基础蒙德可以提供洞察力。文献[57]讨论了附加条件向量场在以太爱因斯坦引力会影响宇宙的膨胀率。事实上,他们显示的选择给后期数据扩张历史与广义相对论和宇宙学常数。这是高度挑衅:一个概念上的简单修改相对论引力解释暗物质和暗能量的现象?特定的理论认为在57有实质性的自由,也是具有挑战性的分析,因为它是非线性的。但实质性的努力在这个方向上显然是必要的,作为理论容易繁殖MOND-like行为和宇宙加速扩张与自由参数的不同选择和自由的功能。

大多数宇宙学家很少注意到成功的星系现象学蒙德,尽管他们应该,因为他们不相信蒙德作为一个基本理论。合并星系团的观察已经排除的可能性(2)应用于可见物质代表整个万有引力的基本理论,暗物质宇宙学已经取得了显著的成绩在解释宇宙结构的发展,并提供一个简单的标准宇宙模型,解释了大多数观测。另一方面,暗物质宇宙学仍面临一些严重的问题,主要是有关繁殖这蒙德现象学(暗能量的明显的例外)。最近的观测暗示潮汐小矮人服从蒙德(30.是一个有趣的例子。我们不应该让我们的领导理论的成功我们忽视其他的可能性。

宇宙加速膨胀的发现改变了场上的宇宙学。在1990年代末之前,许多老牌宇宙学家将迎接任何建议修改引力的过度解释观测到的重力与轻蔑。今天,这些科学家的论文作者主张修改引力一样的一个可能的解释观察到的加速膨胀。直到暗物质宇宙学的主要图片可以解释所有的观察,其他竞争的想法应该追求,要么作为一种锐化的暗物质宇宙学,或者,也许,发现最终替换。

确认

作者感谢安德鲁Zentner星系形成深刻的讨论。两个匿名裁判近期相关文献,一针见血地指出,一个强调的恒星闯入者如何能增加推断mass-light比率在矮球状。这部分工作由NSF资助ast - 0807790。

引用

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