轴对称方法下星系旋转曲线问题研究

在 U. Nucamendi 等人 Phys. Rev. D63 (2001) 125016 和 K. Lake, Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 051101 中已经表明，在极小假设集下，星系势可以运动学上与相应星系旋转曲线的观测红移/蓝移相联系：发射的光子来自静态球对称引力场中恒星稳定的类时圆测地线轨道，并沿零测地线传播至我们处。值得注意的是，这种关系可以在完全不诉诸具体引力相互作用理论的情况下建立。在此，我们将这种运动学球对称方法处理星系旋转曲线问题推广至稳态轴对称领域，因为这正是旋涡星系所具有的对称性。因此，通过使用最一般的稳态轴对称度规，我们同样考虑发射信号的恒星的稳定圆轨道，这些信号沿零测地线传播至远处观测者，并将星系红移/蓝移用三个任意度规函数表示，阐明了旋转以及引力场拖曳的贡献。这种稳态轴对称方法能够区分由作圆轨道运动的退行恒星和趋近恒星分别发射的红移和蓝移，即使当它们是相对于旋涡星系中心被考虑时也是如此，这表明需要进行精确测量以将预测与观测进行对比。我们还指出了在尝试从观测中确定度规函数时遇到的困难，并列出了一些克服这些困难的可能策略。