四阶引力理论下的星系旋转曲线

我们通过四阶引力理论，并额外加入暗物质成分，研究了星系旋转曲线的径向行为。四阶引力理论是一个包含里奇标量、里奇张量和黎曼张量的拉格朗日量，但旋转曲线仅依赖于两个自由参数。在理论的牛顿极限下，展示了由所有普通物质星系子结构引起的旋转曲线的系统分析。该分析针对有暗物质和无暗物质的四阶引力理论进行。结果与广义相对论的经典结果进行了比较。点状质量的引力势是通常的势加上两个Yukawa项的修正。如果拉格朗日量中里奇标量平方的贡献占主导，则旋转曲线高于广义相对论的曲线；反之，如果里奇张量平方的贡献占主导，则旋转曲线低于广义相对论的曲线。这些曲线与银河系和星系NGC 3198的实验数据进行了比较。尽管四阶引力提供了更多的旋转贡献，但在大距离极限下存在开普勒行为，而如果加入暗物质成分，该行为则消失。通过修改引力理论，暗物质的空间描述也可能随之发生修改。最后，我们将四阶引力理论的引力势与更常用的由里奇标量幂律诱导的势进行了比较。