深空分数相互作用引力场的相对论张量模型
广义相对论与量子宇宙学
2025-12-10 v1
摘要
在一系列最近的论文中，已展示若干暗物质（DM）现象可通过假设 DM 在达尔文体（virialized）星系系中受到由引力介导的非局域分数相互作用来解释，包括单个矮星系和螺旋星系的速度轮廓、后者中观察到的比例关系以及星系团的压力和密度轮廓。鼓舞人心的是这一模型的卓越成功，近期工作中我们寻找其广义相对论扩展，提出了一种称为 Relativistic Scalar Fractional Gravity（RSFG）的理论，其中 DM 的应力能量张量的迹通过非局域算子（由 d'Alembertian 的分数次方构成）耦合到标量曲率。本文构建了该模型的扩展，在该模型中，Ricci 张量与 DM 应力能量张量之间也存在非局域耦合。在作用量中，我们将这些标量和张量项之间的归一化编码为两个算子 F_0(Box) 和 F_2(Box)，并推导了一般场方程。随后我们取其弱场极限，表明它们简化为以有效应力能量张量为源的广义相对论，特征为非局域各向同性压力和各向异性应力，即便起初假设 DM 流体无压力亦然。最后，我们推导了该框架下的引力透镜理论，检验了该框架的有趣实现，并与 CLASH 样本中单个和叠加星系团的测量收敛轮廓得到了惊人的一致性。
引用
@article{arxiv.2412.10030,
title = {A Relativistic Tensorial Model for Fractional Interaction between Dark Matter and Gravity},
author = {Francesco Benetti and Andrea Lapi and Samuele Silveravalle and Stefano Liberati and Balakrishna S. Haridasu and Yacer Boumechta and Minahil Adil Butt and Carlo Baccigalupi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.10030},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Physical Review D