统一暗能量与暗物质的理论:修正ΛCDM框架内的负质量与物质创生
综合物理
2018-12-05 v2 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
暗能量和暗物质构成了可观测宇宙的95%。然而这两种现象的物理本质仍是个谜。爱因斯坦提出过一个久被遗忘的解法:引力排斥性的负质量,其驱动宇宙膨胀且无法聚集成发光结构。然而,当代宇宙学结果建立在宇宙仅含正质量的合理假设之上。通过重新考量这一假设,我构建了一个玩具模型,表明两种暗现象可统一为单一的负质量流体。该模型是一种修正的CDM宇宙学,并指出连续创生的负质量可类比宇宙学常数,并能压平星系转动曲线。模型导出一个具有时变哈勃参数的循环宇宙,可能提供与当前宇宙学测量中浮现的张力相兼容的解释。在科学文献中首次三维负质量物质的N体模拟里,这种奇异物质自然地在星系周围形成延伸至数个星系半径的晕。这些晕不是尖核的。因此所提宇宙学模型能够基于第一性原理预测星系中暗物质的观测分布。该模型作出若干可检验预测,并似乎有可能与来自遥远超新星、宇宙微波背景和星系团的观测证据一致。这些发现可能意味着负质量是宇宙中真实而物理的方面,或者另意味着存在某种超越理论,其在某些极限下可由有效负质量建模。两种情况都导向一个令人惊讶的结论:暗宇宙这一引人入胜的谜题或许源于一个简单的符号错误。
引用
@article{arxiv.1712.07962,
title = {A Unifying Theory of Dark Energy and Dark Matter: Negative Masses and Matter Creation within a Modified $\Lambda$CDM Framework},
author = {J. S. Farnes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.07962},
year = {2018}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics (A&A). Videos of the simulations are available online at: https://goo.gl/rZN1Ps