高红移旋转曲线与 MOND

Genzel 等人最近发表了六条高红移盘星系（$z\sim 0.9-2.4$）的旋转曲线，他们发现在研究半径内这些星系是“重子主导”的。尽管这些数据尚未达到近邻宇宙中可供分析的数据标准，但它们对于约束暗物质（DM）情景的宇宙学演化，或者——如我在此讨论的——MOND 的 $z$ 依赖性，具有重要价值。事实上，如果按表面值看待这些结果，它们能为我们提供与 MOND 相关的有益启示。a. Genzel 等人发现，在半光半径处的动力学加速度，与近邻宇宙中测得的 MOND 加速度常数相比相当高：$g(R_{1/2})= (3-11)a_0$。MOND 因此预测在 $R_{1/2}$ 处的“幻影物质”比例最多为百分之几十，这与 Genzel 等人的发现星系对星系地吻合良好。b. 由 Genzel 等人的重子质量估计，MOND 预测的渐近旋转速度（$0.55-0.75$）显著低于旋转曲线的最大速度。因此，MOND 预测旋转曲线在最大值之外会有显著下降。这也与 Genzel 等人的发现一致。c. 可以说，最重要的启示是，Genzel 等人的发现对 $a_0$ 可能随宇宙时间的变化施加了非常有意义的约束。例如，它们几乎排除了在 $z\sim 2$ 时 MOND 常数为 $\sim 4a_0$ 的值，从而排除了例如 $a_0\propto (1+z)^{3/2}$ 的可能性。