广义相对论中的参考系与星系旋转曲线

爱因斯坦场方程精确解的物理诠释一般而言是一项艰巨任务，部分困难在于坐标系的意义。我们讨论国际天文学联合会（IAU）参考系向精确理论的推广。可见，保留其若干关键性质的此类推广，能在一类特殊时空类中实现，该类时空容许在无穷远处具有零涡旋与零加速度的非剪切观测者汇。作为应用，我们考虑 Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker（FLRW）、Kerr 与 Newman-Unti-Tamburino（NUT）时空、van Stockum 旋转尘埃柱、自旋宇宙弦，并最终揭穿所谓的 Balasin-Grumiller（BG）模型，以及星系旋转曲线可借引力磁效应无需暗物质即可解释的说法。BG 时空被证明完全不适合作星系模型：其尘埃相对于渐近惯性系实为静态，其引力磁效应源于沿轴线的非物理奇点（一对 NUT 杆与自旋宇宙弦结合），且所得旋转曲线仅源于参考系的无效选择——零角动量观测者汇被奇点拖曳。