"Beziehung zwischen Massenabweichung und Beschleunigung" im ΛCDM-Paradigma

Die Masse-Diskrepanz-Beschleunigungs-Beziehung ist eine der vielen Möglichkeiten, wie Menschen beobachtet haben, dass es eine Beschleunigungsskala in den Rotationskurven von Galaxien gibt. Um dies klarer zu sehen, können Sie erkennen, dass Geschwindigkeit und Beschleunigung wie folgt zusammenhängen$V^2/r = a$, so dass$V^2/V_{N}^2 = a/a_N$, Wo$a$ist die effektive Radialbeschleunigung. Ihr Diagramm spricht dann über die Beziehung zwischen der beobachteten und der erwarteten Radialbeschleunigung. Dies ist auch das Thema der Arbeit von McGaugh, Lelli und Schombert aus (2016), die Sie verlinken, daher werde ich diese beiden Ergebnisse als dasselbe Problem behandeln.

Eine der historisch frühesten Beobachtungen dieser Art von Beziehungen wäre die 1977 entdeckte baryonische Tully-Fisher- Beziehung. Was man im Wesentlichen in den Rotationskurven sieht, ist die für die Gravitationsbeschleunigung weit über einer bestimmten$g_0 \approx 10^{-10} m s^{-2}$stimmen die Rotationskurven mit denen überein, die aus der Newtonschen Schwerkraft und dem Vorhandensein von Materie berechnet wurden, und für Beschleunigungen, bei denen die Newtonsche Theorie eine Beschleunigung weit darunter vorhersagen würde$g_0$, gibt es eine Diskrepanz.

Dies führte M. Milgrom dazu, 1983 einen Artikel zu veröffentlichen, in dem eine mögliche Modifikation der Newtonschen Gravitation vorgeschlagen wurde, die diese Beschleunigungsskala in einem Rahmen namens MOND implementiert. Durch Anpassen dieses einen Parameters$g_0$, ist MOND dann in der Lage, jede der Massen-Diskrepanz-Beschleunigungs- oder Tully-Fisher-Beziehungen nahezu perfekt zu reproduzieren. Die Arbeit von McGaugh, Lelli und Schombert aus (2016) macht eine Anpassung, die der von Milgrom sehr ähnlich ist, nur auf neuen Daten.

Im Rahmen von$\Lambda$CDM, kann man diese enge Beschleunigungsbeziehung über Galaxien als aus einer Kombination von nichtlinearen und dissipativen Effekten hervorgehend erklären. Insbesondere haben Keller & Wadsley (2017) den dissipativen Kollaps von Baryonen in ihre kosmologische Simulation aufgenommen und genau die Beziehungen erhalten, auf die Sie verweisen. Ich würde nicht sagen, dass dieses Problem vollständig gelöst ist, und sicherlich muss noch mehr Arbeit investiert werden, um diese universelle Beschleunigungsskala in der Kosmologie vollständig zu verstehen.

Die Antwort von Void ist vollkommen gut, aber ich werde trotzdem ein paar Gedanken hinzufügen, die speziell auf Ihre "konkreten Fragen" eingehen.

In Bezug darauf, wie dieses Phänomen mit ΛCDM in Einklang gebracht werden kann, besteht das vorgeschlagene Bild, um es sehr einfach auszudrücken, darin, dass sich Galaxien nicht zufällig in ihren Halos aus dunkler Materie bilden: Es gibt starke Korrelationen zwischen Größe, (Stern- / Gas-) Masse und Halomasse. Der Ursprung dieser Korrelationen ist nicht besonders einfach – die Entstehung von Galaxien ist ein kompliziertes physikalisches Problem – aber eines der empirischen Ergebnisse ist die Existenz solcher Korrelationen. Es kommt vor, dass diese Korrelationen zu der Mass Diskrepanz-Beschleunigungs-Relation (MDAR) führen. Prinzipiell könnte es Galaxien geben, die nicht auf der Relation liegen, aber es scheint, dass die Naturgesetze diese nicht entstehen lassen. Diese Art von Argumenten wurde kürzlich z. B. in Di Cintio & Lelli (2016) , Keller & Wadsley (2017) diskutiert .Ludlowet al. (2017) , Navarroet al. (2017) . (Aus Gründen der Transparenz bin ich Autor der letzten beiden.)

Ob der MDAR mit der Beziehung zusammenhängt, die in dem von Ihnen verlinkten PRL-Papier von McGaugh, Lelli & Schombert (2016) diskutiert wird, ja, sehr wohl: Was sie als Radial Acceleration Relation (RAR) bezeichnen, ist wirklich nur der etwas anders parametrisierte MDAR . Tatsächlich wurden die letzten 3 Artikel, die ich oben verlinkt habe, als mehr oder weniger direkte Antworten auf den PRL-Artikel veröffentlicht, und F. Lelli ist ein gemeinsamer Autor des verbleibenden Artikels.