分数阶引力中的暗物质 I：星系尺度上的天体物理检验
星系天体物理
2023-06-07 v1
摘要
[删节]我们探讨星系中的暗物质（DM）组分可能源于分数阶引力的可能性。在此框架下，标准惯性定律依然成立，但给定 DM 密度分布所对应的引力势由包含分数阶导数（即非整数阶导数）的修正泊松方程决定，用以描述非局域效应。我们解析推导了分数阶引力中对应于各种球对称密度分布的势表达式，包括通常用于描述从 body 宇宙学模拟提取的无碰撞 DM 维里化晕的 Navarro-Frenk-White（NFW）分布。我们表明，在分数阶引力中，测试粒子在尖核 NFW 密度分布中的动力学相对于牛顿情形（即基于标准泊松方程）发生显著改变，对应于牛顿引力中由具有内核的密度分布所产生的情况。我们在星系尺度上检验分数阶引力框架，表明：（i）它可对不同性质星系的堆叠旋转曲线给出精确拟合；（ii）它能以合理精度重现径向加速度关系（RAR）的观测形状与弥散；（iii）它能恰当解释普适面密度以及核半径与盘标长标度关系。最后，我们讨论分数阶引力行为作为难以捉摸的 DM 组分的基本或涌现性质的可能起源。
引用
@article{arxiv.2303.15767,
title = {Dark Matter in Fractional Gravity I: Astrophysical Tests on Galactic Scales},
author = {Francesco Benetti and Andrea Lapi and Giovanni Gandolfi and Paolo Salucci and Luigi Danese},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.15767},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 11 figures, Accepted by ApJ