Grumiller修正引力中的有效势[D. Grumiller,Phys. Rev. Lett { \bf 105},211303(2010)]包括牛顿势和Rindler项。对8个星系自转曲线数据的拟合表明存在一个普遍的Rindler加速度$a\approx 0.30\times 10^{-10}$ m s $^{-2}$。我们首先进行双参数拟合,其中质光比($Υ_*$)和Rindler加速度($a$)作为自由参数。结果表明,在$0\lesssim r \lesssim 40$ kpc范围内,八个星系中有六个星系的数据与理论预测符合得很好,但理论曲线在此范围外有上升的趋势。六个拟合良好的星系的林德勒加速度具有相同的大小,平均值为$\bar{a}\approx0.30\times 10^{-10}$ m s $^{-2}$。受此启发,我们对六个星系进行了单参数($Υ_*$)拟合,将$a$固定在$\bar{a}$,发现理论仍然可以再现观测结果。我们在这里得到的林德勒加速度的值是米尔格罗姆MOND的四分之一。对于另外两个星系NGC 5055和DDO 154,如果加入光度标度长度($h$)作为自由参数,则拟合结果得到明显改善。
英文摘要:
The effective potential in the Grumiller's modified gravity [D. Grumiller, Phys. Rev. Lett {\bf 105}, 211303 (2010)] includes the Newtonian potential and a Rindler term. The fitting to the rotation curve data of eight galaxies suggests a universal Rindler acceleration $a\approx 0.30\times 10^{-10}$ m s$^{-2}$. We do a two-parameter fit first, with the mass-to-light ratio ($Υ_*$) and the Rindler acceleration ($a$) as free parameters. It is found that the data of six out of the eight galaxies fit well with the prediction of theory in the range $0\lesssim r \lesssim 40$ kpc, although the theoretical curves show a tendency of arising beyond this range. The Rindler accelerations of the six well-fitted galaxies have the same magnitude, with an average value $\bar{a}\approx0.30\times 10^{-10}$ m s$^{-2}$. Inspired by this fact, we then carry out a one-parameter ($Υ_*$) fit to the six galaxies, with $a$ fixed at $\bar{a}$, and find that the theory can still reproduce the observation. The value of Rindler acceleration we get here is a quarter of that of Milgrom's MOND. For the rest two galaxies, NGC5055 and DDO154, the fitting results are significantly improved if the photometric scale length ($h$) is included as another free parameter.
Testing Modified Newtonian Dynamics with Rotation Curves of Dwarf and Low Surface Brightness Galaxies
矮星系和低表面亮度星系是测试修正牛顿动力学(MOND)的理想对象,因为在大多数这些星系中,加速度低于MOND适用的阈值。我们从文献中选取了27个矮星系和低表面亮度星系的样本。MOND成功地解释了在这里提供的样本中大约四分之三的星系的观测旋转曲线的一般形状。然而,对于剩下的四分之一,MOND不能充分解释观察到的旋转曲线。考虑到我们样本中星系的距离和倾角的不确定性,一小部分糟糕的MOND预测是可以预料的,这不一定是MOND的问题。我们还采用MOND加速度常数a_0作为自由参数进行拟合,以确定任何系统趋势。我们发现,似乎有一个中心表面亮度和最佳拟合值的a_0之间的相关性,在这个意义上说,较低的表面亮度星系往往有较低的a_0。然而,这种相关性强烈地依赖于少数星系,其旋转曲线可能是不确定的,因为无论是酒吧或翘曲。如果没有这些星系,那么这种趋势的证据就更少了,但是我们发现的a_0 ~ 0.7*10^-8 cm s^-2的平均值比以前的研究结果要低一些。如果外部引力场很重要,那么a_0的拟合值可能会更低。
在试图解释宇宙加速的修正引力理论中,低密度环境中的矮星系可能会受到增强的力。标量张量理论,包括f(R)引力,预测了这样的力增强(像银河系这样的大质量星系可以通过屏蔽机制来避免它,保护星系内部免受这种“第五”力的影响)。我们研究了晚型矮星系在引力作用下运动的盘中可观测到的GR偏差。第五种力作用于暗物质和HI气体盘,但由于主序星的自屏蔽作用,第五种力不作用于恒星盘。我们发现四个不同的可观察到的影响,在这样的盘星系:1。恒星盘从HI盘的位移。2.恒星盘沿外力方向的翘曲。3.增强的旋转曲线测量HI气体相比,恒星盘。4.恒星盘自转曲线的不对称性。我们估计,空间效应可以达到1千秒差距和旋转速度的影响约10公里/秒的矮星系的下落。这些偏差是可测量的:我们期望,通过对附近矮星系样本的仔细分析,可以将引力理论的天体物理约束提高三个数量级以上,甚至可以将太阳系约束提高一个数量级。因此,按照Hui et al(2009)和Jain(2011)的建议,可以对低红移星系进行有效的引力测试,尽管必须小心理解天体物理效应可能带来的复杂性。
Testing dark matter models and modified gravity theories with spatially resolved HI observations
Cardiff University(卡迪夫大学);Queen’s University(女王大学);Université de Strasbourg(斯特拉斯堡大学);Rhodes University(罗兹大学);Ruhr University Bochum(波鸿鲁尔大学);Leiden University(莱顿大学);Case Western Reserve University(凯斯西储大学)
Modified Dark Matter in Galaxies and Galaxy Clusters
修正的暗物质(Modified Dark Matter,MDM)是一个受引力热力学启发的暗物质唯象模型,它自然地解释了在银河系自转曲线数据中观察到的宇宙加速常数;与宇宙学常数$Λ$相关的临界加速度是MDM的唯象表现。我们表明,由此产生的质量配置文件,这是敏感的$Λ$,是一致的,在银河系和星系团尺度的观测。我们的研究结果表明,暗物质质量分布包含的信息,宇宙学常数在一个非平凡的方式。
修正暗物质(Modified dark matter,MDM,以前称为MoNDian dark matter)是暗物质的一种唯象模型,受到量子引力的启发。我们审查MDM的建设广义熵引力deSitter空间是适当的加速宇宙(根据λ CDM模型)。与冷暗物质模型不同,MDM质量分布依赖于重子质量。我们成功地拟合旋转曲线的样本30本地螺旋星系与一个单一的自由参数(即,每个星系的质光比)。我们表明,动力学和观测质量同意在一个样本的93个星系团。我们还评论强引力透镜的背景下MDM。