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广义相对论与量子宇宙学

arXiv:2303.11094 (gr-qc)
[提交于 2023年3月20日 ]

标题: 引力约束是否能在没有暗物质的情况下维持星系的平坦旋转曲线?

标题: Does gravitational confinement sustain flat galactic rotation curves without dark matter?

Authors:W. E. V. Barker, M. P. Hobson, A. N. Lasenby
摘要: 简短的回答是$\textit{probably no}$。 具体而言,本文考虑了一组近期的研究成果,这些成果表明,广义相对论在与许多星系盘中异常快速的轨道一致时,既不需要暗物质晕的支持,也不需要非常规的重子分布,也不需要任何红外修改。 特别是,引力电通量被声称会非线性地坍缩到增强力的区域,这类似于尚未被传统后牛顿方法捕捉到的颜色限制色电通量管模型。 然而,我们证明了支撑这一提议的标量引力模型与非线性爱因斯坦方程完全不一致,而这些方程本身似乎禁止可能表明无序引力相的线性约束型势能。 我们的发现挑战了之前欧几里得格点分析的准确性。 我们通过使用多种扰动方案和规范进行直接计算,确认了合理重子分布的旋转曲线的次主导阶引力电修正将是不可察觉的。 “引力电通量坍缩”计划还通过使用特定星系重子分布附近的星系内透镜效应作为场强的启发式方法来支持。 我们重新计算了这种透镜效应,并得出结论认为其被夸大了三个数量级。 作为副产品,我们的分析提出了对(i)流体球猜想和(ii)引力能量局部化的新的方法,这些将在未来的工作中进一步研究。 总之,尽管考虑引力中的约束型效应可能是有趣的,但至少在此我们可以得出结论,约束型效应$\textit{cannot play any significant part}$在解释没有暗物质晕的平坦或上升的星系旋转曲线方面并不成立。
摘要: The short answer is $\textit{probably no}$. Specifically, this paper considers a recent body of work which suggests that general relativity requires neither the support of dark matter halos, nor unconventional baryonic profiles, nor any infrared modification, to be consistent after all with the anomalously rapid orbits observed in many galactic discs. In particular, the gravitoelectric flux is alleged to collapse nonlinearly into regions of enhanced force, in an analogue of the colour-confining chromoelectric flux tube model which has yet to be captured by conventional post-Newtonian methods. However, we show that the scalar gravity model underpinning this proposal is wholly inconsistent with the nonlinear Einstein equations, which themselves appear to prohibit the linear confinement-type potentials which could indicate a disordered gravitational phase. Our findings challenge the fidelity of the previous Euclidean lattice analyses. We confirm by direct calculation using a number of perturbation schemes and gauges that the next-to-leading order gravitoelectric correction to the rotation curve of a reasonable baryonic profile would be imperceptible. The `gravitoelectric flux collapse' programme was also supported by using intragalactic lensing near a specific galactic baryon profile as a field strength heuristic. We recalculate this lensing effect, and conclude that it has been overstated by three orders of magnitude. As a by-product, our analysis suggests fresh approaches to (i) the fluid ball conjecture and (ii) gravitational energy localisation, both to be pursued in future work. In summary, whilst it may be interesting to consider the possibility of confinement-type effects in gravity, we may at least conclude here that confinement-type effects $\textit{cannot play any significant part}$ in explaining flat or rising galactic rotation curves without dark matter halos.
评论: 33页,19图
主题: 广义相对论与量子宇宙学 (gr-qc) ; 星系的天体物理学 (astro-ph.GA)
引用方式: arXiv:2303.11094 [gr-qc]
  (或者 arXiv:2303.11094v1 [gr-qc] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.11094
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: William Barker Dr [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2023 年 3 月 20 日 13:29:29 UTC (4,973 KB)
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