«Соотношение массового несоответствия и ускорения» в парадигме ΛCDM

Соотношение масса-расхождение-ускорение — это один из многих способов, с помощью которых люди наблюдали наличие масштаба ускорения на кривых вращения галактик. Чтобы увидеть это более ясно, вы можете понять, что скорость и ускорение связаны как$V^2/r = a$, так что$V^2/V_{N}^2 = a/a_N$, где$a$эффективное радиальное ускорение. Затем ваш график говорит о соотношении между наблюдаемым и ожидаемым радиальным ускорением. Это также является предметом статьи Макгоу, Лелли и Шомберта из (2016), на которую вы ссылаетесь, поэтому я буду рассматривать оба этих результата как одну и ту же проблему.

Одним из исторически ранних наблюдений такого рода соотношений было барионное соотношение Талли-Фишера , открытое в 1977 г. На кривых вращения, по существу, видно, что для гравитационного ускорения, значительно превышающего определенное$g_0 \approx 10^{-10} m s^{-2}$, кривые вращения согласуются с кривой, рассчитанной на основе ньютоновской гравитации и присутствия материи, а также для ускорений, для которых ньютоновская теория предсказывает ускорение значительно ниже$g_0$, есть расхождение.

Это побудило М. Милгрома опубликовать в 1983 году статью, в которой предлагалась возможная модификация ньютоновской гравитации, реализующая эту шкалу ускорения в структуре под названием MOND. Подгонка этого одного параметра$g_0$, тогда MOND может почти идеально воспроизвести любое из соотношений масса-расхождение-ускорение или Талли-Фишера. Статья Макгоу, Лелли и Шомберта из (2016) очень похожа на то, что сделал Милгром, только на новых данных.

В рамках$\Lambda$CDM, можно объяснить это жесткое соотношение ускорений между галактиками как возникающее из-за комбинации нелинейных и диссипативных эффектов. В частности, Келлер и Уодсли (2017) включили диссипативный коллапс барионов в свое космологическое моделирование и получили именно те соотношения, на которые вы ссылаетесь. Я бы не сказал, что этот вопрос полностью решен, и, безусловно, нужно приложить больше усилий, чтобы полностью понять эту универсальную шкалу ускорения в космологии.

Ответ Void совершенно хорош, но я все равно добавлю пару мыслей, специально касаясь ваших «конкретных вопросов».

Что касается того, как это явление может быть согласовано с ΛCDM, то, говоря очень просто, предлагаемая картина состоит в том, что галактики не формируются случайным образом в своих ореолах темной материи: существуют сильные корреляции между размером, (звездной/газовой) массой и массой ореола. Происхождение этих корреляций не особенно прямолинейно — образование галактик — сложная физическая проблема, — но одним из эмпирических результатов является существование таких корреляций. Бывает, что эти корреляции порождают отношение массового несоответствия-ускорения (MDAR). В принципе могут существовать галактики, не лежащие в этом отношении, но кажется, что законы природы не вызывают их образования. Такого рода аргументы недавно обсуждались, например, в Di Cintio & Lelli (2016) , Keller & Wadsley (2017) ,Ладлоу и др. (2017) , Наварро и др. (2017) . (Ради прозрачности я являюсь автором двух последних.)

Что касается того, связан ли MDAR с отношением, обсуждаемым в статье McGaugh, Lelli & Schombert (2016) PRL, на которую вы ссылались, да, очень похоже: то, что они называют соотношением радиального ускорения (RAR), на самом деле просто MDAR параметризован немного по-другому. . Действительно, последние 3 статьи, на которые я ссылался выше, были опубликованы как более или менее прямые ответы на статью о PRL, а Ф. Лелли является общим автором оставшейся.