A Possible Late Time $Λ$CDM-like Background Cosmology in Relativistic MOND Theory
在相对论MOND理论(TeVeS)的框架下,我们证明了通过选择一个特定的$F(μ)$,同时满足牛顿极限和MOND极限的存在,可以得到一个晚时间背景的$Λ$ CDM宇宙学.我们研究了标量场$ϕ$在我们选择的$F(μ)$下的动力学,并表明$ϕ$的“慢滚”机制对应于一个动力学吸引子,整个系统简化为$Λ$ CDM宇宙学。
2009-03-28 astro-ph hep-ph hep-th
Exact Solutions and Approximations of Mond Fields of Disk Galaxies
我们考虑模型的薄盘(有和没有凸起)的Bekenstein-Milgrom制定的MOND作为一个修改的牛顿引力。解析解的完整引力场的Kuzmin磁盘,和磁盘加凸起的推广。对于所有这些模型,MOND势场和牛顿势场之间的简单代数关系在圆盘外的任何地方都成立。我们给出了这些模型的旋转曲线的精确表达式。我们还发现,代数关系是一个很好的近似指数盘。然后将圆盘外的代数关系扩展到圆盘内,得到一个改进的圆盘星系MOND旋转曲线的近似,它只需要牛顿曲线和表面密度的知识。
1994-07-24 astro-ph
Confrontation of MOND Predictions with WMAP First Year Data
我提出了一个没有非重子冷暗物质(CDM)的模型,它提供了一个可接受的适合的WMAP数据的宇宙背景辐射(CBR)的温度波动的功率谱。这种无CDM模型的先验预测是第一与第二峰值幅度比A1:2 = 2.4。WMAP测量A1:2 = 2.34 +/- 0.09。重子含量是固定这个比例的主导因素;与WMAP数据一致的no-CDM模型也与2 H,4 He和7 Li的原始丰度对重子密度的约束一致。然而,为了与WMAP观测到的声学峰值的适度宽度相匹配,中微子的质量很大:m(nu)~ 1 eV。即使有如此重的中微子,在MOND的影响下,结构也会迅速形成。因此,再电离的时期应该比LCDM中名义上预期的更早发生。这种预测是在WMAP测量的偏振信号中实现的。一个突出的测试是在第三声峰的振幅。探测高-L的实验似乎有利于第三个峰,其大于由无CDM模型预测的。
2004-09-29 astro-ph
Disk Galaxies as Cosmological Benchmarks: Cold Dark Matter versus Modified Newtonian Dynamics
我们讨论了在由冷暗物质(CDM)主导的宇宙和由修正的牛顿动力学(MOND)给出的力定律中形成盘星系的模型的比较。我们的主要目的是解决McGaugh和de Blok提出的CDM存在严重的微调问题的问题,这些问题在MOND下被规避。正如我们所示,CDM确实需要一定量的反馈效率的调整,以获得塔利-费舍尔关系(TFR)的陡峭观察。然而,同样的模型与各种各样的额外观察结果非常一致。因此,所需的适度反馈量不应被视为微调问题。相反,它的要求应被认为是一个通用的预测CDM,这可能是测试与未来的观察和反馈过程的详细建模。我们还表明,在MOND宇宙中的星系形成不能同时再现TFR和缺乏高表面亮度的矮星系。因此,我们得出结论,CDM是比MOND更可行的盘星系形成理论。
2000-07-10 astro-ph
Dark Matter in Galaxies: Conference Summary
CDM和MOND在解释"质量缺失"现象方面的竞争是不对称的。MOND已经清楚地证明了特征加速度$a_0$是数据的基础,并且理解是什么引起了$a_0$是一项重要的任务。MOND成功的原因可能在于星系形成的细节,或者是基础物理学的进步,在适当的限度内简化为MOND。清洁发展机制在大规模上取得了巨大成功。在星系形成被理解之前,这个理论不能在小尺度上得到明确的检验,因为重子在所有小尺度物体中要么是,要么可能是,占主导地位的。MOND的预测能力因其与物理学的其他部分隔离而受到严重破坏。鉴于这种孤立性,未来的方向可能是将CDM视为一个与相对论和电磁学一起使用的既定理论,以努力理解星系的形成和演化。
2003-11-11 astro-ph
The collision velocity of the bullet cluster in conventional and modified dynamics
我们认为,子弹状星系团1 E 0657-56的轨道在CDM和MOND使用精确的质量模型,以确定最大的合理碰撞速度。撞击速度与冲击波速度(~ 4700 km/s)一致,在MOND中自然发生。CDM可以产生最大约3800 km/s的碰撞速度,并且只有在激波速度被流体动力学效应显著增强的情况下才与数据一致。
2007-09-02 astro-ph
The hierarchical build-up of bulges in CDM
我们调查的层次建立的标准$Λ$ -冷暗物质的情况下,在凸起的恒星。通过将星群分为两类:一类是伴随着球状体在主要合并中形成的恒星爆发({ \it starburst}成分),另一类是先前在祖先星系盘中形成的恒星({ \it starburst}成分),然后通过动力学相互作用加入球状体。我们的研究结果总结如下:早期形成的凸起有较大的星爆分数,因此应该小于后来形成的对应部分。在凸起的静止分数是一个增加的函数的凸起质量,成为恒定的$M_{\rm{q}}/M_{\rm{bul}} \sim 0.8$,主要是由于卫星星系的贡献盘星的凸起。较小的合并是一个数量级更频繁的比主要合并,必须发挥重要作用的演变隆起。在临界质量$M_{\rm{c}}\sim 3 \times 10^{10}$ M $_{\odot}$以上,宇宙中的大多数恒星都是球状体,在高红移时,它们完全是椭圆星系,而在低红移时,它们部分是凸起的。由于星系在高密度环境中的演化增强,相对于场星系,$M_{\rm{c}}$以下的星暴分数和凸起的表面质量密度应该增加。在今天的早期型螺旋星系的大规模隆起的形成过程中的耗散是不太重要的,比今天的椭圆星系的形成相同的质量,从而解释可能的螺旋星系和椭圆星系之间的相空间密度的差异。
2007-09-03 astro-ph
Mass Distribution and Bulge Formation in the Milky Way Galaxy
在第一部分,本文总结了最近的工作,银河系暗晕的质量和形状。第二部分回顾了银河系的大尺度结构,以及银河系内部主要由重子物质构成的证据。这与LCDM和MOND的预测进行了简要的比较。最后,一个总结给出的隆起形成的cluerous,气体丰富的磁盘,一个过程,可能会产生旧的,盘状,α-丰富的隆起类似于银河系的隆起。
2006-08-16 astro-ph
Near-infrared surface photometry of early-type spiral galaxies: II. M/L ratios and dark halos
我们提出的质量分布获得的近红外(NIR)的表面亮度分解和旋转曲线拟合的样本的早期型旋涡星系。鼓包和磁盘的质量与光(M/L)的比率,暗晕参数,和修改后的牛顿动力学(MOND)加速参数。我们发现,平均磁盘近红外M/L是高于隆起,并与恒星星族合成模型的比较意味着早期型螺旋隆起,平均而言,年轻和更丰富的金属比磁盘。近红外磁盘M/L被发现依赖于磁盘光度,与以前报道的椭圆和螺旋的趋势一致,并与冷暗物质模型磁盘的形成。在光学半径范围内,恒星与暗物质的平均比值为2,典型的暗晕质量为10^{11} M_o。最适合整个样品的MOND加速度参数值为1.3 × 10^{-8} cm s^{-2}。
1998-02-20 astro-ph
Timing and Lensing of the Colliding Bullet Clusters: barely enough time and gravity to accelerate the bullet
我们提出了半解析约束合并子弹状星系团的暗物质的数量使用经典的本地集团的时间参数。我们认为粒子轨道的潜在模型,适合透镜的数据。在总质量为M_{CDM} = 1 × 10^{15}Msun的冷DM下,我们发现了牛顿引力下的{ \it边缘一致} CDM模型:子弹状子晕的运动速度为V_{DM} = 3000 km/s,“子弹状”X射线气体的运动速度为V_{gas} = 4200 km/s。这几乎是{ \it最大速度},即使没有冲压压力,也可以在哈勃时间内通过两个截断CDM晕的重力加速。如果采用误差线的高端(5000- 5400 km/s)来计算子弹状气体的速度,那么一致性就会被打破,并且子弹状气体在哈勃时间内不会被子星系团晕束缚。V_{DM} ~ 4500 km/s ~ V_{gas}的模型将对仅包含~ 10^{14}Msun的气体的团簇产生不切实际的大量M_{CDM} = 7 x 10^{15}Msun的CDM。我们的结果可推广到广义相对论之外,例如,在Angus等人(2007)的相对论MONDian透镜模型中很容易获得$4500\kms$的速度。然而,MONDian模型与热暗物质$M_{HDM} \le 0.6\times 10^{15}\msun$和CDM模型与小晕质量$\le 1\times 10^{15}\msun$几乎不符合透镜和速度数据。
2007-04-02 astro-ph
Bulgeless Galaxies and their Angular Momentum Problem
研究了$Λ$冷暗物质(CDM)晕宇宙中CDM晕的比角动量。它们的无量纲比角动量$λ'=\frac{j}{\sqrt{2}V_{vir} R{vir}}$(其中$V_{vir}$和$R_{vir}$分别为维里速度和维里半径)强烈地依赖于它们的合并历史。我们调查了一组$Λ$ CDM模拟和探索特定的角动量的内容,通过各种合并的历史形成的晕。具有平静的合并历史的晕,直到目前为止,主要是由较小的合并和吸积,平均只获得2%至3%的潮汐扭矩的旋转支持($λ'=0.02$)所需的角动量。这与晚型无球星系样本的观测数据相冲突,后者表明这些星系居住在具有异常高的$λ' \approx 0.06-0.07$值的暗晕中。轻微的合并和吸积会保持或缓慢地增加暗晕的特定角动量。然而,这种机制是不够有效的,以解释观测到的晚型矮星系的自旋值。能量反馈过程已经被用来解决气体在下落过程中损失大部分比角动量的问题。在假设暗晕托管无凸星系通过静态吸积获得质量的情况下,我们的结果表明了另一个严重的问题:在这些物体形成过程中获得的特定角动量不足以解释它们观察到的旋转特性,即使在气体流入过程中没有角动量损失。
2004-07-27 astro-ph
Evolution of spiral galaxies in modified gravity: II- Gas dynamics
比较了修正牛顿动力学(MOND)和含暗物质的牛顿动力学(DM)中旋涡星系的稳定性。我们扩展了我们以前的模拟,涉及纯恒星盘没有气体,处理气体耗散和恒星形成的影响。我们还改变了MOND和牛顿政权之间的插值函数。酒吧的形成进行了比较,在这两个动力学,从初始条件相同的可见组件。第一个结果是,MOND星系的演化不受μ函数的影响,它发展出具有相同频率和强度的条。μ函数的选择显著地改变了等效的DM模型,改变了暗物质与可见物质的质量比,因此改变了稳定性。气体的引入缩短了DM模型中棒形成的时间尺度,但在MOND模型中没有显著缩短。因此,有气体时,MOND和DM条频率直方图现在比没有气体时更相似。平面的增厚是通过与沙洲和花生状地层的垂直共振而发生的,与气体的共振甚至更快。由于质量随着气体变得更加集中,花生的半径更小,并且伪凸起的外观更四四方方。杆的强度差异由饱和度和反馈效应缓和,如由于重力扭矩引起的气体流入导致的杆弱化或破坏。对一系列代表哈勃序列的模型进行平均,MOND模型比等效的DM模型有更多的条,更强的条,更好地拟合观测结果。由棒驱动的气体流入在Lindblad共振处产生积累,并且MOND模型可以很好地再现观察到的形态,正如之前在牛顿动力学中发现的那样。
2008-03-18 astro-ph
Galaxy Interactions, Star Formation History, and Bulgeless Galaxies
分层Lambda CDM模型为大尺度上暗物质的生长提供了一个成功的范例,但它们在预测星系的重子成分如何演化方面面临着重要的挑战。本文从两个方面对这一演化过程提出了限制:(1)基于Jogee等人(2008 a,b)的关于过去7 Gyr星系相互作用历史及其对恒星形成性质的影响;(2)在等级模型中对膨胀起源的限制,以及在解释具有低膨胀与总比率的星系时所面临的挑战,基于Weinbul,Jogee,Khochar,Burkert和Kormendy(2008年,以下简称WJKBK 08)
2008-10-31 astro-ph
The dark matter halos of the bluest low surface brightness galaxies
我们目前的BVI测光和长缝Halpha旋转曲线数据获得的ESO VLT/FORS 2的6个低表面亮度星系的极蓝色和非常微弱的中心区域。我们没有发现任何证据的陡峭的中央密度尖点的类型预测的许多N体模拟冷暗物质(CDM)晕。相反,我们的观察结果与暗物质晕一致,其特征是核心的密度大致恒定,与以前的调查一致。虽然这些星系的中心密度斜率并不显著,但它们的平均中心晕密度(Delta_(V/2)参数)对现有的CDM晕模型来说是非常有挑战性的。由于我们的大多数目标星系是无球盘,我们的观察也不赞成最近提出的机制,通过快速坍缩阶段降低晕的中心质量浓度,因为这种情况下预测,原来的CDM配置文件应该仍然可以检测到在无球星系。其他潜在的方式协调的CDM预测与这些意见进行了讨论。
2006-03-20 astro-ph
Halo Substructure and Disk Heating in a Lambda CDM Universe
我们研究最近的建议,在冷暗物质(CDM)晕的子结构可能与薄,动态脆弱的恒星盘的存在冲突。银河系孤立的磁盘/隆起/晕模型,包括数百个暗物质卫星的质量,密度和轨道来自高分辨率的宇宙学CDM模拟的N体模拟表明,在$z=0$的子结构在几个陀螺仪的磁盘加热中只起着次要的动力学作用。这是因为卫星在现今CDM晕中的轨道很少将它们带到盘附近,而盘附近的潮汐效应最大。除非子结构的影响是非常不同的,在较早的时候,我们的模型表明,子结构可能不会排除维里化的CDM晕薄恒星盘,如银河系的可接受的主机。
2001-11-05 astro-ph
Formation of spiral and elliptical galaxies in a CDM cosmogony
通过跟踪暗物质和重子物质的演化以及与频率相关的空间平均辐射场的演化,研究了CDM宇宙演化中星系的形成。气体被允许形成恒星,这些恒星被独立地视为第四个无碰撞成分。通过超新星,能量和富含金属的气体返回到星际介质。两个极端的情况,形成一个孤立的场星系和合并的两个富含气体的原螺旋被认为是后者被用作一个模型的星系形成在一个集群。孤立的星系被假设为仅通过潮汐场与周围物质相互作用,导致自旋参数约为0.08的旋转。形成中的场星系显示了旋涡星系的主要特征:一个富含金属的旋转扁平的凸起,一个贫金属的各向异性恒星晕和一个接近太阳成分的指数盘。这个螺旋体被埋在一个由暗物质组成的三轴晕中。膨胀区的恒星是由最初位于原始密度波动最大值的气体形成的,而晕星则是由积累在不太明显的最大值中的气体形成的。合并的原螺旋演变成可以解释为发光椭圆星系的物体。富含金属的各向异性椭圆旋转缓慢。根据合并事件的几何形状,有时会观察到反向旋转的气体。
1993-09-01 astro-ph
Substructure in CDM Halos and the Heating of Stellar Disks
数值模拟揭示了冷暗物质(CDM)晕中长寿命亚结构的存在。这些过去合并和吸积事件中幸存下来的核心数量远远超过了银河系已知的卫星。这一发现促使人们认为,冷暗物质(CDM)晕中的子结构可能与观测不相容,并且与薄的、动态脆弱的恒星盘的存在相冲突。N体模拟的磁盘/凸起/晕模型的银河系,其中包括数百个暗物质卫星的质量,密度和轨道来自高分辨率的宇宙学CDM模拟表明,子结构只起着次要的动力学作用,在磁盘的加热。这是因为卫星的轨道很少把它们带到圆盘附近,那里的潮汐效应最大。我们的结论是,子结构可能不会排除维里化的CDM晕是可以接受的主机薄恒星磁盘像银河系。
2001-10-30 astro-ph
Beyond the Bulge: a Fundamental Relation Between Supermassive Black Holes and Dark Matter Halos
利用16个旋涡星系和20个椭圆星系的样本,研究了超大质量黑洞(SBH)的质量与其宿主星系的总引力质量或它们可能形成的暗物质晕质量之间的关系。膨胀速度色散通常定义在小于0.5千秒差距的孔径内,被发现与星系的圆速度密切相关,后者是在距离银河系中心20至80千秒差距的距离处测量的,在该距离处旋转曲线是平坦的。通过使用众所周知的SBH的M-sigma关系,以及在标准CDM宇宙学中将圆速度与暗物质晕的质量相关联的处方,速度色散与圆速度之间的相关性等价于SBH与晕质量之间的相关性。我们发现这种相关性是非线性的,两个质量之间的比值从10^14太阳质量的晕的2 × 10 ^-4减小到10^12太阳质量的晕的10^-5。初步证据表明,小于5 × 10^11太阳质量的晕形成SBH的效率越来越低,甚至可能无法形成SBH。
2002-07-01 astro-ph
Formation and evolution of galaxy disks: what is wrong with CDM?
我们发现,在详细的角动量守恒的假设下,LCDM晕内形成的高,低表面亮度(SB)星系盘的密度分布与观测大致一致。模型星系的光-暗物质比随SB的增大而增大。低SB模型趋向于最小盘解,而高SB模型很难达到最大盘解。随着在晕中引入浅核,高SB模型成为最大磁盘。浅岩心也有助于改善无凸起低SB模型的内部SB剖面和Tully-Fisher关系的零点。该模型预测以及这种关系和它的分散,以及小的相关性的残差和光度半径的关系,尽管依赖于SB的旋转曲线形状。
2002-02-09 astro-ph
Merger Histories of Galaxy Halos and Implications for Disk Survival
利用高分辨率LCDM N体模拟研究了星系暗物质晕的合并历史。我们的合并树追踪了约17,000个在z=0时质量为M_0 =(10^11--10^13)Msun的晕,并追踪了小到m = 10^10 Msun的天体的吸积事件。我们发现质量组装在m/M_0上具有显著的自相似性,并由约为最终晕质量10%的合并所主导。虽然非常大的合并,m > 0.4 M_0,是相当罕见的,相当大的吸积事件,m ~ 0.1 M_0,是常见的。在过去的10 Gyr中,绝大多数(~95%)的银河系大小的晕(M0 = 10^12 Msun)至少吸积了一个总质量大于银河系盘的物体(m > 5x10^10 Msun),大约70%的晕吸积了一个质量大于银河系盘两倍的物体(m > 10^11 Msun)。我们的研究结果提出了严重的关注薄盘占主导地位的星系的生存在当前的星系形成的CDM宇宙的范式。为了在银河系大小的CDM晕中达到约70%的盘占主导的比例,涉及m ~ 2x10^11 Msun天体的合并必须不破坏盘。考虑到大多数厚的盘和凸起都包含了古老的恒星星族,情况就更加严格了:这些合并不能加热盘或将气体驱入中心以产生年轻的凸起。
2008-03-31 astro-ph
Strong gravitational lensing: why no central black holes?
我们研究了位于星系暗晕中的中心黑洞如何影响强引力透镜。计算了红移1.5类星体在前景暗物质晕作用下积分透镜几率随像距的分布。暗晕的质量密度被取为Navarro-Frenk-White(NFW)分布,这样,当晕的质量小于$10^{14} M_{\sun}$时,其中心黑洞或凸起被包括为质点。超大质量黑洞的质量$M_{\bullet}$与其宿主星系的总引力质量$M_{\mathrm{DM}}$之间的关系是从最近的文献中获得的。这里只考虑一个平面的$Λ$ CDM模型。它表明,虽然一个单一的黑洞,每个星系贡献相当大,但不足够的透镜概率在小的图像分离相比,那些没有黑洞,凸起(质量大约是典型黑洞的100- 1000倍)肯定会在小的图像分离中贡献足够的概率,尽管与透镜观测相比,它在大分离角处给出了太高的概率。
2002-09-09 astro-ph
Perturbations In A Non-Uniform Dark Energy Fluid: Equations Reveal Effects of Modified Gravity and Dark Matter
我们提出了银河系暗物质的统一单场描述和各种统一标量场的暴胀和宇宙学常数。这两种类型的效应可能源于空间和时间变化的真空能量的流体,如果真空具有由光子类矢量场(可能是不稳定的大质量玻色子)引起的不均匀压力。本文在爱因斯坦引力理论框架下,提出了一种适用于这种真空流体(称为Nu-Lambda流体)的具有{ \bf N}-{ \bf u}形式宇宙学常数的最一般的拉格朗日量.这个理论包括一连续谱的似是而非的暗能量理论和引力理论,例如,暴胀理论、quintessence理论、k-本质理论、f(R)理论、广义Einstein-Aether f(K)理论、MOND理论、TeVeS理论、BSTV理论等。它还提出了一些新的模型,如某种f(K+R)模型,它提出了对MOND依赖于红移和密度的有趣修正。Nu-Lambda流体的一些具体构造(例如,Zhao的V- $Λ$模型)在大尺度上与$Λ$ CDM宇宙学非常相似,但与MOND模型一样能很好地拟合星系自转曲线。在一个简单的$f(K_4)$模型中的扰动爱因斯坦方程是可解的,并且显示出DM耦合到DE的影响。将这里的微扰方程转化为宇宙学结构增长的标准模拟,提供了一个伪造Nu-Lambda理论例子的机会。
2008-02-25 astro-ph gr-qc hep-ph