Темная жидкость - Dark fluid

Не путать с темная энергия, темный поток, или же темная материя.
Часть серии по
Физическая космология
Изображение полного неба, полученное по данным WMAP за девять лет
Составные части· Структура
Составные части
Структура
  • Категория Категория
  • Крабовидная туманность.jpg Астрономический портал

В астрономия и космология, темная жидкость это теория, альтернативная обоим темная материя и темная энергия и пытается объяснить оба явления в единой системе.[1][2][сомнительный – обсуждать]

Темная жидкость предполагает, что темная материя и темная энергия не являются отдельными физическими явлениями, как считалось ранее, и что они не имеют отдельного происхождения, но что они прочно связаны вместе и могут рассматриваться как две грани единой жидкости. В галактических масштабах темная жидкость ведет себя как темная материя, а в более крупных масштабах ее поведение становится похожим на темную энергию. Наши наблюдения в масштабах земной шар и Солнечная система в настоящее время недостаточно для объяснения гравитационных эффектов, наблюдаемых в таких больших масштабах.[нужна цитата ]

Простая темная жидкость с отрицательная масса предложено в 2018 году астрофизиком Джейми Фарнс от Оксфордский университет было показано, что обладает свойствами, необходимыми для объяснения обоих темная материя и темная энергия.[3][4]

Обзор

Две главные загадки возникли в астрофизика и космология в последнее время оба имеют дело с законами сила тяжести. Первым было осознание того, что внутри недостаточно видимых звезд или газа. галактики чтобы учесть их высокий уровень вращение. Гипотеза темная материя был создан, чтобы объяснить это явление. Он постулирует, что галактики (включая нашу Млечный Путь ) вращаются так же быстро, как и они, потому что в этих галактиках больше материи, чем можно увидеть, суммируя только массу звезд и газа, и что эта невидимая (темная) материя невидима, потому что она не взаимодействует с электромагнитная сила откуда исходят все формы света. Предполагаемая темная материя была впоследствии распространена на скопления галактик и оказалась полезной для космологических расчетов и интерпретации. гравитационное линзирование галактик.

Вторая загадка возникла из наблюдений за очень специфическим видом сверхновая звезда, известный как Сверхновая типа Ia используется как стандартная свеча: Когда они сравнивались в далеких и близких галактиках, было обнаружено, что далекие сверхновые были слабее, чем ожидалось, и, следовательно, дальше, чем ожидалось. Это означало, что Вселенная не только расширялся, но и ускоряя свое расширение. Выдвигая гипотезы темная энергия можно объяснить это явление.

Традиционный подход к моделированию эффектов гравитации предполагает, что общая теория относительности справедливо в космологических масштабах, как и в Солнечной системе, где его предсказания были более точно проверены. Однако отсутствие изменения правил гравитации подразумевает наличие темной материи и темной энергии в тех частях Вселенной, где кривизна пространство-время многообразие намного меньше, чем в Солнечной системе. Феноменологически возможно изменить уравнения гравитации в областях с малой кривизной пространства-времени, так что динамика пространства-времени вызывает то, что мы приписываем присутствию темной материи и темной энергии.[5] Теория темной жидкости предполагает, что темная жидкость - это особый вид жидкости, поведение которой при притяжении и отталкивании зависит от локальной плотности энергии. В этой теории темная жидкость ведет себя как темная материя в областях космоса, где плотность барионов высока. Идея состоит в том, что когда темная жидкость находится в присутствии материи, она замедляется и свертывается вокруг нее; это затем притягивает больше темной жидкости, чтобы коагулировать вокруг себя, тем самым усиливая силу тяжести около нее. Эффект присутствует всегда, но становится заметным только при наличии очень большой массы, такой как галактика. Это описание похоже на теории темной материи, а частный случай уравнений темной жидкости воспроизводит темную материю.[нужна цитата ]

С другой стороны, в местах, где относительно мало материи, как в пустоты между галактическими сверхскопления, эта гипотеза предсказывает, что темная жидкость расслабляется и приобретает отрицательное давление. Таким образом, темная жидкость становится силой отталкивания с эффектом, аналогичным эффекту темной энергии.

Темная жидкость выходит за рамки темной материи и темной энергии в том смысле, что она предсказывает непрерывный диапазон свойств притяжения и отталкивания в различных случаях плотности материи. Действительно, частные случаи различных других теорий гравитации воспроизводятся темной жидкостью, например инфляция, квинтэссенция, k-эссенция, f (R), Обобщенный Эйнштейн-эфир f (K), MOND, TeVeS, BSTV и т.д. Теория темной жидкости также предлагает новые модели, такие как определенная модель f (K + R), которая предлагает интересные поправки к MOND, которые зависят от красного смещения и плотности.[нужна цитата ]

Упрощение предположений

Темная жидкость не анализируется как стандартный механика жидкости модель, потому что полные уравнения в механике жидкости пока еще слишком сложно решить. Формализованный жидкостно-механический подход, такой как обобщенная модель газа Чаплыгина, был бы идеальным методом для моделирования темной жидкости, но в настоящее время для проведения расчетов требуется слишком много точек данных наблюдений, а космологам доступно недостаточно точек данных. Шаг упрощения был предпринят путем моделирования гипотезы с помощью моделей скалярного поля, как это делается в других альтернативных подходах к темной энергии и темной материи.[2][6]

Рекомендации

  1. ^ Арбей, Александр (2005). «Можно ли рассматривать темную энергию и темную материю как одну и ту же уникальную темную жидкость?». arXiv:Astro-ph / 0506732. Bibcode:2005astro.ph..6732A. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ а б Арбей, Александр (2006). «Темная жидкость: сложное скалярное поле для объединения темной энергии и темной материи». Физический обзор D. 74 (4): 043516. arXiv:astro-ph / 0601274. Bibcode:2006ПхРвД..74д3516А. Дои:10.1103 / PhysRevD.74.043516. S2CID  119383364.
  3. ^ Фарнс, Дж. С. (2018). «Объединяющая теория темной энергии и темной материи: отрицательные массы и создание материи в рамках модифицированной структуры ΛCDM». Астрономия и астрофизика. 620: A92. arXiv:1712.07962. Bibcode:2018A & A ... 620A..92F. Дои:10.1051/0004-6361/201832898. S2CID  53600834.
  4. ^ Фарнс, Джейми (17 декабря 2018 г.). «Причудливая« темная жидкость »с отрицательной массой может доминировать во Вселенной».
  5. ^ Эксирифард, К. (2011). «Феноменологический ковариантный подход к гравитации». Общая теория относительности и гравитации. 43 (1): 93–106. arXiv:0808.1962. Bibcode:2011GReGr..43 ... 93E. Дои:10.1007 / s10714-010-1073-6. S2CID  119169726.
  6. ^ Arbey, A .; Махмуди, Ф. (2007). «Однопетлевые квантовые поправки к космологическим скалярным потенциалам поля». Физический обзор D. 75 (6): 063513. arXiv:hep-th / 0703053. Bibcode:2007ПхРвД..75ф3513А. Дои:10.1103 / PhysRevD.75.063513. S2CID  18310820.

внешняя ссылка