Sextans' cold substructures as a dynamical judge: Core, Cusp or MOND?
冷暗物质模型预测尖形暗物质晕。然而,已经发现,在一些低质量星系中,核心暗晕可以更好地描述它们的内部动力学。在这里,我们给出了在六分仪矮球状星系的暗晕配置文件的限制,通过研究在这个星系中检测到的两个冷运动子结构的寿命。我们进行N体模拟的恒星团在六分仪矮星系,包括一个活的暗物质晕和主要的恒星组成部分。我们发现,如果暗晕是尖的,半长轴约为400 pc的星团在约5 Gyr内就被破坏了,即使星团最初是半径r_c=5 pc的紧凑星团。初始轨道半长轴\leq为250 pc的星团可能会解体,但由于动力学摩擦,它们的轨道会向中心衰减。相比之下,恒星团可以在核心暗物质晕中持续一个哈勃时间,即使初始团的半径扩展到r_c=80 pc。我们还研究了MONDian背景下的集群演化。在这种情况下,我们发现,即使是半径r_c=80 pc的扩展恒星团生存的哈勃时间,但不切实际的值为9.2的恒星质光比是必要的。
2013-09-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
SPARC HSBs, and LSBs, the surface density of dark matter haloes, and MOND
在这篇论文中,我们用爱因斯坦的HSBs和LSBs星系来验证两个问题。第一个问题与\citep{Donato} D 09的一个主张有关,即:DM面密度(DMsd)是一个常数普适量,等于$\log{(\rm Σ/M_\odot pc^{-2})}=2.15 \pm 0.2$,还是依赖于系统的重子面密度?第二个是基于MOND预测,对于HSB,DMsd是恒定的,并且等于$\log{(\rm Σ/M_\odot pc^{-2})}=2.14$,而对于LSB,表面密度不是恒定的,并且取小于HSB和D 09预测\citep{Milgrom2009}的值。我们发现,对于具有$Σ_{\rm eff}>200 L_\odot/pc^2$和$Σ_{\rm eff}>300 L_\odot/pc^2$的HSB,D 09中的HSB显示出恒定的DMsd与幅度,以及MOND预测中的恒定的DMsd与$Σ_{\rm eff}$。然而,DMsd的值更大,$Σ\simeq 2.61$(在具有$Σ_{\rm eff}>300 L_\odot/pc^2$的DMsd-幅度的情况下)和$Σ\simeq 2.54$(在具有$Σ_{\rm eff}>200 L_\odot/pc^2$的表面DMsd-表面亮度的情况下)。这个值稍微依赖于确定星系是否是HSB的阈值。在LSB的情况下,对于$Σ_{\rm eff}<100 L_\odot…
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The abundance of galaxy clusters in MOND: Cosmological simulations with massive neutrinos
我们提出了一个新的粒子网格宇宙学N体代码精确求解修改后的泊松方程的准线性制定的MOND。我们生成了Angus(2009)宇宙学模型的初始条件,该模型与LCDM模型相同,只是冷暗物质被切换为单一种类的热不育中微子。对于一个有256^3个粒子的(512 Mpc/h)^3盒子,我们将初始条件设为z=250,然后将它们演化到z=0。我们清楚地证明了MOND在热暗物质宇宙学中发展大尺度结构的必要性,并反驳了MOND不能形成星系团的天真期望。我们发现可以形成正确数量级的X射线团簇(T_X > 4.5keV),但是我们高估了非常丰富的团簇的数量,而严重低估了低质量团簇的数量。后者是一个缺点,我们的模拟分辨率,而我们建议,过度生产的非常丰富的集群可能会被阻止,通过将MOND加速常数随红移和膨胀的历史,不能描述通常的弗里德曼模型。我们提出的证据表明,我们的模拟集群的密度分布与MOND中观察到的X射线集群是兼容的。这还有待观察,如果低质量端的集群质量函数可以复制,如果高密度的暗物质在中央20千秒差距的集团和星系团,在MOND框架中测量,可以实现。作为最后一个测试,我们计算了10 Mpc以内的晕对之间的相对速度,发现像子弹状星团这样速度大于3000 km/s的对可以毫无困难地形成。
2011-04-26 astro-ph.CO
Galaxies with Declining Rotation Curves
研究了从已发表的数据中汇编的22个旋涡星系的样本。星系自转曲线经过的最大距离超过中心的$\sim 1$ kpc,随后自转速度降低。Tully-Fisher(TF)图和重子Tully-Fisher(BTF)图中的星系位置表明,最大自转速度值与其他星系位于同一序列上,而某些星系盘周边的速度值明显低于给定质量或光度时的预期值。因此,旋转曲线的减小可以与暗晕对旋转速度的贡献减小相关联。对于7个具有最长自转曲线的星系,盘质量被估计为有暗晕(牛顿模型)和没有暗晕(修正的牛顿动力学(MOND)模型)。在四个星系中,MOND模型在解释旋转曲线时遇到困难:为了与观测结果一致,MOND参数$a_0$应该与期望值$a_0 \sim 10^{-8}$ cm/s $^2$有显著差异,而盘质量超过了基于红外测光和最大盘模型的值。与MOND的冲突是NGC 157最重要的。
2020-03-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Global Deep-MOND Parameter as a Theory Discriminant
对于相同的质量分布,不同的MOND公式预测的旋转曲线略有不同。在这里,我认为一个全球性的属性的旋转曲线,可能提供一个方便的判别理论时,孤立的,纯盘星系,到处都是深在MOND制度。这个参数是Q=<V^2>/V0^2,其中<V^2>是星系的均方旋转速度,V0是渐近(恒定)旋转速度。Q的观测值和预测值之间的比较与圆盘的距离、倾角、质量和大小以及插值函数的形式无关。对于已知的修正引力理论,Q被预测为一个普适常数(与圆盘中的质量分布无关):Q=2/3。修正惯性理论的预测Q值确实依赖于质量分布。然而,令人惊讶的是,我在这里发现,它在很宽的质量分布范围内变化很小,Q=0.73+-0.01。虽然理论之间的差异仅占预测RMS速度的5%左右,但足够好的星系样本可能提供两类理论之间的第一个辨别测试。
2012-12-23 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Novel Test for MOND: Gravitational Lensing by Disc Galaxies
本文提出利用盘状星系强引力透镜作为MOND的新检验,发现纯MOND效应主导透镜并产生非平凡关联,且预测透镜数量显著增加,可用于区分暗物质模型并约束插值函数。
2025-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Normalized additional velocity distribution: testing the radial profile of dark matter halos and MOND
提出基于归一化半径和 $δV^2$ 的旋转曲线样本分布检验法,利用 SPARC 的153个星系比较多种暗物质晕与 MOND,发现 NFW 和 MOND 多样性不足,Burkert、DC14更符合观测。
2023-04-13 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Modified Newtonian Dynamics (MOND)
本章介绍了修改的牛顿动力学(MOND),提出在低于特定加速度尺度时动力学偏离牛顿预期,仅凭重子分布即可预测星系旋转曲线,但该理论在星系团中失效且尚未成为完整的相对论基础理论。
2025-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Testing MOND Over a Wide Acceleration Range in X-Ray Ellipticals
最近,在假设环绕它们的热气体流体静力平衡的情况下,测量了两个孤立椭圆星系NGC 720和NGC 1521的引力场,它们的星系半径很大(~100和~200 kpc)。据我所知,这是他们第一次在椭圆星系中测试MOND,其力度和质量可以说接近盘星系中旋转曲线测试的力度和质量。在MOND的背景下,值得注意的是,测量到的加速度范围很宽,从超过10a 0到大约a0/10,在单个椭圆星系中是前所未有的。我发现MOND正确地预测了测得的动力学质量运行(除了NGC 720内部几kpc可能存在的轻微张力,这可能是由于偏离流体静力学平衡):预测的质量差异从中心附近的零向外增加到最外半径的~10。MOND与暗物质之争的意义远远超出了两个符合MOND的星系的简单事实。
2012-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A novel MOND effect in isolated high-acceleration systems
我讨论了一种新的MOND效应,它需要对孤立质量系统的动力学进行校正,即使它们处于牛顿体系的深处:系统的范围R<<Rm,其中Rm=sqrt(GM/a0)是MOND半径,M是总质量。有趣的是,即使MOND方程在高加速度下任意快地接近牛顿动力学,这种校正也只会随着R/Rm的幂而减小。这种效应出现在MOND公式中,作为修改的重力,由泊松方程的概括所支配。对电势的MOND修正是四极场G*Pij*Ri*Rj,其中R是距质心的半径。在QUMOND(准线性MOND)中,Pij=-qQij/Rm ^5,其中Qij是系统的四极矩,q>0是取决于插值函数的数值因子。例如,两个质量m和M之间的牛顿力的修正,距离为L(L<<Rm),为Fa= 2 q(L/Rm)^3(mM)^2(M+m)^{-3 $> a0(吸引力)。对于一般的MOND理论来说,当加速度超过a0时,它会很快接近牛顿动力学,太阳系中这种效应的预测强度远远低于目前的测试能力。在MOND理论中,只有在超过k*a0时才成为牛顿,这种效应会因k^2而增强。
2012-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Distant star clusters of the Milky Way in MOND
我们确定了六个银河系外晕球状星团,AM 1,波江座,A13,A14,A115和Arp 2在弱加速状态下的平均速度色散,以测试经典与修正的牛顿动力学(MOND)。由于MOND的泊松方程的非线性,除了潮汐效应,集团的内部动力学是由外部场,他们沉浸在影响。对于所研究的星团,粒子加速度远低于MOND的临界加速度a_0,但恒星的运动既不受内部加速度(a_i >> a_e)的支配,也不受外部加速度(a_e >> a_i)的支配。我们在分析中使用N体代码N-MODY,这是一种基于粒子网格的代码,具有由Ciotti,Londrillo和Nipoti(2006)开发的数值MOND势求解器,通过添加外场效应来推导视线速度色散。我们表明,牛顿动力学预测每个集群的低速分散,而在修改后的牛顿动力学的速度分散要高得多。我们计算的最小数量的测量恒星需要区分牛顿引力和MOND与柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫测试。我们还表明,对于大多数星团,有必要测量30至80颗恒星之间的速度,以区分这两种情况。因此,对这些星系团的视线速度色散的观测测量将为MOND提供一个检验。
2011-01-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Galaxy Cluster A1689 in Modified MOND, MOG and Emergent Gravity
我们在两个修改后的MOND框架(EMOND和我们所说的广义MOND或GMOND)的集群A1689模型的目的是确定是否有可能解释推断的加速度分布,从引力透镜,没有援助的暗物质。我们还将我们的结果与MOG/STVG和涌现引力的预测进行了比较。利用重子质量模型,我们确定了由修正的引力方程预测的总引力加速度,并将结果与文献中A1689的暗物质的NFW剖面进行了比较.理论参数推断经验,与以前的工作的帮助。我们能够重现GMOND,EMOND和MOG所需的A1689加速度曲线,但不能重现Emergent Gravity。还有更多的工作需要进行关于了解如何GMOND参数在不同的环境中的行为。此外,我们表明,准确的重子剖面变得非常重要时,进行修改的重力模型,而不是ΛCDM。
2017-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
ΛCDM with baryons vs. MOND: the time evolution of the universal acceleration scale in the Magneticum simulations
修正牛顿动力学(MOND)是标准冷暗物质(CDM)范式的替代方案,CDM范式提出了在低加速度下牛顿运动定律的改变,其特征在于通用加速度标度a_0。它试图解释星系自转曲线的观测,并预测星系中重子和总加速度的特定标度关系,称为旋转加速度关系(RAR),它可以等效地表述为质量离散加速度关系(MDAR)。这些关系在观测数据中的出现,例如宇宙质量,导致了在使用标准ΛCDM模型的宇宙学模拟中存在类似关系的研究。在这里,我们报告的RAR和MDAR的存在类似于预测的MOND在ΛCDM使用大样本的星系提取的宇宙学,流体动力学模拟(Magneticum)。此外,利用不同红移的磁层星系,通过拟合MOND力定律,得到了加速度参数a_0随宇宙时间演化的预测。在Magneticum中,a_0的最佳拟合被发现从红移z = 0到z = 2增加约3倍。这提供了一个强有力的测试,从宇宙学模拟来区分MOND和ΛCDM观测。
2022-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
MOND impact on and of the recently updated mass-discrepancy-acceleration relation
McGaugh等人(2016)使用他们广泛的样本更新了众所周知的质量-差异-加速度关系(MDAR),这是主要预测的“MOND定律”之一。这不是一个新发现的关系。相反,它改进了以前的许多研究,提供了更多更好的数据。像它的先例一样,它对盘星系中观察到的动力学异常,特别是MOND范式的分辨率产生了至关重要的影响。他们的结果,确实构成了MOND的胜利。然而,与以前对MDAR的分析不同,McGaugh等人选择混淆他们分析的MOND根源及其与该范式的联系和含义。例如,他们使用的拟合公式,似乎是某种无法解释的灵感的结果,其显着特性遵循MOND的基本原则,并且已经在过去的几次MOND分析中使用过。没有其他可能的起源这样一个功能是已知的。既然这个公式已经被证明可以正确地再现重子分布中观测到的旋转曲线(作为MOND效应),那么它应该正确地描述MDAR,而MDAR只不过是旋转曲线的一个总结,这一点一定是很清楚的。本文纠正了这些疏忽-揭示与MOND的深层联系,抑制McGaugh等人。它也给予应有的信贷以前的作品,并讨论了一些新的,重要的,但鲜为人知的,这MOND关系的方面。(大幅度删节)
2016-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Testing MONDian Dark Matter with Galactic Rotation Curves
MONDian暗物质(MDM)是一种新形式的暗物质量子,它自然地解释了Milgrom的标度,通常与修正的牛顿动力学(MOND)有关,理论上在星系团和宇宙尺度上表现得像冷暗物质(CDM)。在本文中,我们提供了MDM的第一个观测测试,通过拟合旋转曲线的30个本地旋涡星系(z约0.003)的样本。为了比较,我们还用MOND和CDM拟合了银河系的自转曲线。我们发现这三个模型都很好地拟合了数据。MDM和MOND预测的旋转曲线在观测半径范围内(~1至30 kpc)几乎无法区分。比较了最佳拟合MDM和CDM密度分布。我们还比较了MDM的暗物质密度分布所产生的MOND如果Milgrom的公式被解释为牛顿引力与一个额外的源项,而不是作为一个修改的惯性。我们发现,MDM和MOND之间的差异将发生在一个典型的旋涡星系的中心附近。在这些区域,MDM质量密度不是继续急剧上升,而是随着我们接近星系中心而翻转并下降。我们的研究结果表明,MDM,它限制了暗物质量子的性质占Milgrom的标度,准确地再现观察到的旋转曲线。
2014-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A large change in the predicted number of small halos due to a small amplitude oscillating inflaton potential
在计算原始功率谱时,通常假设一个平滑的暴胀子势,隐含地假设暴胀子势中非常小的振荡在预测的晕质量函数中产生可以忽略的变化。我们证明这是不正确的。我们发现,一个小的振荡扰动的暴胀子潜在的慢滚制度可以显着改变预测的小晕的数量。由超引力理论导出的一类模型产生了具有大量阶跃的暴胀子势,许多transplanckian效应可能会在原始功率谱中产生振荡。我们研究的潜力是简单的二次(混沌膨胀)潜在的叠加小振荡小字段值。在不离开慢滚制度,我们发现,对于一个广泛的选择参数,预测的晕的数量变化明显。例如,对于10^7-10^8太阳质量范围内开始的振荡,我们发现混沌势的振幅只要改变5%,质量在10^7-10^8太阳质量之间的晕的数量就会减少50%,而质量小于10^6太阳质量的晕的数量就会增加15 ~ 50倍。我们认为,这可能是一个解决办法,缺乏观测到的矮星系在10^7-10^8太阳质量的范围内的问题。这也可能是一个解决再电离问题的方法,因为需要大量的第三星族恒星处于低质量晕中。
2010-06-10 astro-ph.CO
Renzo's rule revisited: A statistical study of galaxies' baryon - dark matter coupling
University of Oxford(牛津大学);University of Cambridge(剑桥大学);University of Warwick(华威大学);University of Portsmouth(朴茨茅斯大学);University of the Western Cape(西开普大学)
本文通过统计分析探讨Renzo规则的有效性,发现其在NGC 1560中存在支持,但整体数据挑战了该规则的普遍性,且指出当前数据缺乏清晰的重子特征限制了其验证。
2026-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
THINGS about MOND
我们提出了12个高分辨率的银河系旋转曲线的分析,从HI附近的星系调查(THINGS)的背景下修改牛顿动力学(MOND)。这些旋转曲线被选为最可靠的质量建模,它们是目前最高质量的旋转曲线,适用于跨越广泛光度范围的星系样本。我们用MOND的“简单”和“标准”插值函数拟合旋转曲线,发现“简单”插值函数的拟合效果更好。我们还重新确定了a0的值,并发现一个非常接近先前研究中确定的值的中值,a0 =(1.22 +- 0.33)x 10^{-8} cm/s^2。将距离作为自由参数保留在其最佳独立确定值的不确定性范围内,可获得75%的样本的出色质量拟合。在这三个例外中,有两个也被认为在牛顿动力学加上暗物质中的拟合相对较差。剩下的一个例子(NGC 3198)在观测结果和MOND拟合之间表现出了某种张力,然而,这可能是由于非圆运动的存在、小的距离或者在我们最佳拟合区间的下端(0.9 x 10^{-8} cm/s^2)的a0值所造成的。最佳拟合的恒星M/L比通常与恒星星族合成模型的预测非常一致。我们还表明,发现星系中的暗物质产生的引力加速度的窄范围与MOND预测的附加引力的窄范围一致。
2010-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Exploring Milky Way rotation curves with Gaia DR3: a comparison between $Λ$CDM, MOND, and General Relativistic approaches
University of Turin(都灵大学)
利用Gaia DR3数据,比较ΛCDM、MOND和广义相对论模型在解释银河系旋转曲线中的表现,发现所有模型在统计上等价,但ΛCDM暗物质分布高于其他模型。
2024-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Baryonic mass budgets in the central regions of the Bullet Cluster and their consistency with strong lensing in MOND
University of Bonn(波恩大学);Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)(基础科学高等研究所);Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)(基础科学研究院);University of Portsmouth(朴茨茅斯大学);Yonsei University(延世大学)
重新估计子弹星系团三个BCG核心区域的重子质量,发现基于IGIMF理论的质量预算与MOND强透镜质量一致,表明所需暗物质可能少于先前推断。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modified Gravity and the Phantom of Dark Matter
天体物理数据分析的弱场预测支持的说法,修改的重力(MOG)理论提供了一个自洽的,标度不变的,星系旋转曲线的通用描述,而不需要非重子暗物质。比较Milgrom的修正动力学(MOND)的预测提供了一个最佳的拟合和实验确定的通用值的MOND加速度参数。修正的引力理论的预测相比,冷的非重子暗物质(CDM)的预测,包括一个恒定密度的核心修改的拟合公式,它产生良好的适合星系旋转曲线,包括低表面亮度和矮星系。分析星系团的质量分布推断从X射线光度测量,从附近最小的星系团的星系团的最大的,它表明,虽然MOG提供一致的拟合,MOND不适合观察到的形状的集群质量分布的任何值的MOND加速参数。CDM的预测比较证实,而Navarro-Frenk-White(NFW)拟合公式不适合观察到的星系团质量分布的形状,核心修改的暗物质拟合公式提供了极好的最佳拟合,支持重子是动态的重要分布的暗物质晕的假设。
2009-08-02 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Scale Invariance at low accelerations (aka MOND) and the dynamical anomalies in the Universe
银河系和整个宇宙都表现出巨大的动力学异常:它们中观测到的物质非常缺乏足够的引力来解释它们的动力学。对这一难题的主流反应是援引大量的“暗物质”-据称它提供了所需的额外引力-以及“暗能量”,以解释宇宙学中的进一步异常现象,如观察到的加速膨胀。MOND范式提供了一个不同的解决方案:在低加速度的限制下(低于某个加速度$a_0$)对标准动力学(重力和/或惯性)进行分解。在这个极限下,动力学变成时空尺度不变,并由引力常量$\mathcal{A}_0\equiv Ga_0$控制,它取代了牛顿的$G$。有了新的动力学,星系中异常的各种详细表现被预测,而不需要暗物质。宇宙学的异常现象可以,但不一定与小的加速度有关。例如,如果相关的引力常量是$\approx 2πG$,那么在解释宇宙膨胀历史时就不需要暗物质了。这种$G$的“重整化”可能是MOND理论的一个无量纲参数。常数$a_0$原来带有宇宙学的内涵,在那个$2πa_0\approx cH_0\approx c^2(Λ/3)^{1/2}$中,$H_0$是宇宙目前的膨胀率,而$Λ$是测量的“宇宙学常数”。有一些MOND理论认为这种“巧合”是自然的。我借鉴了从量子理论到MOND聚光灯方面的启发性历史和概念类比。我还解释了MOND如何可能与量子真空对局部动力学的影响有很强的联系。
2016-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The influence of modified gravitational fields on motions of Keplerian objects at the far-edge of the Solar System
我们研究了三种不同的牛顿引力修正对太阳系内开普勒天体运动的影响。这些天体的位置与到奥尔特云的距离相当。有了这三个修改,我们考虑到日心暗物质晕,如Diemand等人所指出的,修改的牛顿动力学(MOND)和真空诱导力由于局部负宇宙学常数$Λ_-$由Fahr和Siewert得出。在引力束缚系统中,所有三种修正都提供了相同的定性结果:最初纯牛顿情况下的圆形轨道被迫转换为近日点迁移的椭圆。然而,对轨道参数的定量研究表明,MOND效应与暗物质效应和$Λ_-$效应之间存在很大差异。
2010-07-05 astro-ph.CO astro-ph.EP
Dark matter and no dark matter: On the halo mass of NGC 1052
NGC 1052星系群,特别是两个内部速度色散非常低的超弥散星系的发现,最近一直是备受关注的主题。在这里,我们提出了一个样本的77个球状星团与NGC 1052上获得的凯克望远镜的径向速度。它们的平均速度和速度色散与宿主星系一致。利用一个简单的示踪剂质量估计器,我们推断了NGC 1052的封闭动力学质量和暗物质分数。外推我们的测量与NFW质量配置文件,我们推断总晕质量为6.2($\pm$ 0.2)$\times$ 10 $^{12}$ M $_{\odot}$。这一质量与恒星质量-晕质量关系的预期完全一致,表明NGC 1052具有正常的暗物质晕质量(也就是说,它并不缺乏暗物质,与该星系群中的两个超弥散星系相比)。我们提出了一个相空间图显示的星系,位于投影维里半径(390千秒差距)的NGC 1052。最后,我们简要地讨论了两个暗物质缺乏星系(NGC 1052-DF和DF 4),并考虑MOND是否可以解释其低观测到的内部速度色散。
2019-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detection of a universal core-halo transition in dwarf galaxies as predicted by Bose-Einstein dark matter
本研究探测到矮星系中普适的核-晕转变,符合玻色-爱因斯坦暗物质(ψDM)预言;孤立矮星系1.0 kpc处有密度转变暗示极轻玻色子,经典矮星系的大转变源于银河系潮汐剥离,支持ψDM模型。
2024-11-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modified Newtonian Dynamics (MOND): Observational Phenomenology and Relativistic Extensions
大量的天文数据表明宇宙中存在质量差异。在各种类型的河外星系中观察到的运动超过了恒星和气体中可见质量所能解释的运动。要么(i)存在大量以某种新形式存在的看不见的物质--暗物质--要么(ii)数据表明我们对相关尺度上动力学的理解出现了崩溃,要么(iii)两者兼而有之。在这里,我们首先回顾了一些突出的挑战,暗物质解释星系中的质量差异,纯粹基于观测和独立于任何替代的理论框架。然后,我们表明,许多这些令人费解的观测预测的一个单一的关系-米尔格罗姆定律-涉及的加速度常数(或特征面密度)的平方根的顺序宇宙学常数在自然单位。这个关系目前可以很容易地解释为一个单一的普遍的力的影响,从牛顿动力学(MOND)的银河系尺度上的修改。我们详尽地回顾了目前的观测成功和问题,这种替代范式在所有天体物理尺度,并总结了各种理论的尝试(TeVeS,GEA,BIMOND,和其他),有效地嵌入这种修改牛顿动力学的相对论引力理论。
2012-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Acceleration Scale, Modified Newtonian Dynamics, and Sterile Neutrinos
广义相对论只有在宇宙中的大部分物质都是暗的,即不发射任何电磁辐射的情况下,才能够描述星系和更大的宇宙结构的动力学。有趣的是,在星系尺度上,有强有力的观测证据表明,只有当从发光物质的分布推断出的引力场低于10^(-10)m/s^2量级的加速度时,暗物质的存在才是必要的。在结合了牛顿引力和暗物质的标准模型中,这种加速度尺度的起源是具有挑战性的,并且仍然没有解决。相反,我们可以通过一种被称为MOND的牛顿动力学修正模型来简洁地描述和部分地预测这一整套观测结果,这种模型并不依赖于暗物质的存在。然而,在星系团和更大的尺度上,MOND并不像在星系尺度上那样成功,一些暗物质的存在似乎是不可避免的。一个结合MOND和由不育中微子组成的热暗物质的模型似乎能够描述大多数的天体物理现象,从宇宙微波背景各向异性的功率谱到矮星系的动力学。在弱场极限下是否存在一个包含广义相对论和牛顿引力的未知协变理论,而超弱场极限是MOND,这是一个悬而未决的问题。
2012-06-27 astro-ph.CO gr-qc
The baryonic self similarity of dark matter
宇宙学模拟表明,暗物质晕具有特殊的自相似性质。然而,晕的相似性受到重子反馈的影响,由超新星注入的动量重新塑造的暗物质核心,并将其转化为一个平坦的密度核,与重子反馈施加的标度长度。此外,重子反馈也强加了一个平衡条件,当与强加的重子标度长度耦合时,诱导了一种新的相似性。新的自相似解意味着由暗物质产生的加速度是无标度的,这反过来又意味着在参考半径处的重子加速度也是无标度的。恒定的暗物质和重子加速在一个参考半径已有效地观察到一个大类不同的星系,这是在支持这种方法。新的自相似性质意味着在较大距离处的总加速度是无标度的,在暗物质和重子主导区之间的转变发生在恒定加速度处,并且在较大距离处定义速度曲线振幅的速度曲线的最大值与$M^{\frac{1}{4}}$成比例。这些结果表明,在这个自相似模型中,冷暗物质是符合MOND现象的基本星系。与观测结果相一致,自相似模型与MOND模型的一致性有望在星系团尺度上被打破。一些数值实验表明,在原点附近的密度的行为是密切近似的Einasto轮廓。
2014-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing Dark Matter and Modifications to Gravity using Local Milky Way Observables
银河系自转曲线通常被认为是暗物质存在的第一个有力证据。然而,即使存在暗物质晕,其他星系尺度的观测,如重子塔利-费舍尔关系和径向加速度关系,仍然很难解释。这激发了对引力的远距离红外修正,作为暗物质假设的替代方案,以及具有类似现象学的各种DM理论。一般来说,标准的传说是,任何简化为银河系尺度上的修正牛顿动力学(MOND)现象学的模型基本上解释了所有的银河系尺度观测值。我们提出了一个框架,以测试这一声明,使用当地的银河系观测,包括垂直加速度场,旋转曲线,重子表面密度,和恒星盘的配置文件。我们专注于预测重力标量放大的模型,即,增加幅度但不改变重力加速度方向的模型。我们发现,相对于简单的暗物质晕模型,这种类型的模型并不受欢迎,因为银河系数据需要大幅放大径向加速度,而几乎不放大垂直加速度。我们的结论是,模型的结果在MOND一样的力量的斗争,同时解释在银河系附近的恒星的旋转速度和垂直运动。
2019-09-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A WDM model for the evolution of galactic halos
众所周知,星系中暗物质的引力效应只有在轨道加速度低于$a_0 \simeq 2\times 10^{-8}$ cm s $^{-1}$(米尔格罗姆定律)时才能被注意到。星系动力学行为的这种特性最初被归因于牛顿动力学的修正(MOND理论),因此,它被用作批评暗物质假设的论据。在我们的模型中,温暖的暗物质是由无碰撞的弗拉索夫粒子与原始的典型速度$\simeq 330$ km s $^{-1}$,因此,他们从银河系核心蒸发和重组的光环与尖点在一个有限的距离从银河系中心(与冷暗物质模拟预测的尖点在星系的中心)。这一点已被重子核势阱中的自引力弗拉索夫暗物质粒子的平均场N体模拟所证实。这些粒子的静止质量,$μ$,是由一个具有宇宙学常数的早期宇宙动力学理论确定的。我们发现,$μ$是在几keV的范围内。这一结果使得无菌中微子成为暗物质主要成分的最佳候选者。
2011-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Can Q-balls describe cosmological and galactic dark matter?
本文探讨了 Q-balls 能否统一解释冷暗物质(CDM)和修正牛顿动力学(MOND),证明了早期宇宙形成的微荷电复合 Q-balls 在宇宙尺度模拟 CDM,并在星系尺度自然涌现 MOND 行为,为暗物质提供了统一框架。
2025-02-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph