Темная жидкость
| Часть серии о |
| Физическая космология |
|---|
 |
В астрономии и космологии теория темной жидкости пытается объяснить темную материю и темную энергию в единой системе, как предложил космолог Александр Арби в 2005 году. [1] [2] Теория предполагает, что темная материя и темная энергия не являются отдельными физическими явлениями и не имеют отдельного происхождения, но тесно связаны друг с другом и могут рассматриваться как две грани одной жидкости. В галактических масштабах темная жидкость ведет себя как темная материя, а в более крупных масштабах ее поведение становится похожим на темную энергию.
В 2018 году астрофизик Джейми Фарнс предположил, что темная жидкость с отрицательной массой будет обладать свойствами, необходимыми для объяснения как темной материи, так и темной энергии. [3] [4]
Обзор
[ редактировать ]Предполагается, что темная жидкость представляет собой особый вид жидкости, притягивающее и отталкивающее поведение которого зависит от локальной плотности энергии. В этой теории темная жидкость ведет себя как темная материя в тех областях пространства, где плотность барионов высока. Идея состоит в том, что когда темная жидкость находится в присутствии материи, она замедляется и сгущается вокруг нее; затем это привлекает еще больше темной жидкости для коагуляции вокруг нее, тем самым усиливая силу гравитации рядом с ней. Эффект присутствует всегда, но становится заметен 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 ссылка ]
С другой стороны, в местах, где материи относительно мало, например, в пустотах между галактическими сверхскоплениями , эта гипотеза предсказывает, что темная жидкость расслабляется и приобретает отрицательное давление. Таким образом, темная жидкость становится отталкивающей силой, эффект которой аналогичен эффекту темной энергии .
Темная жидкость выходит за рамки темной материи и темной энергии, поскольку она предсказывает непрерывный диапазон притягивающих и отталкивающих качеств при различных плотностях материи. Действительно, темная жидкость воспроизводит частные случаи различных других гравитационных теорий, например, инфляция , квинтэссенция , k-эссенция , f(R) , обобщенный эфир Эйнштейна-Эфира 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, зависящие от красного смещения и плотности. [ нужна ссылка ] [ сомнительно – обсудить ]
Упрощение предположений
[ редактировать ]Темная жидкость не анализируется, как стандартная модель механики жидкости , потому что полные уравнения механики жидкости пока еще слишком сложны для решения. Формализованный подход к механике жидкости, такой как обобщенная модель газа Чаплыгина , был бы идеальным методом моделирования темной жидкости, но в настоящее время он требует слишком много точек данных наблюдений, чтобы вычисления были осуществимы, а космологам доступно недостаточно точек данных. Вместо этого был предпринят шаг упрощения путем моделирования гипотезы с помощью моделей скалярного поля, как это делается в других альтернативных подходах к темной энергии и темной материи. [2] [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Арби, Александр (2005). «Можно ли считать Темную Энергию и Темную Материю одной и той же уникальной Темной жидкостью?» . arXiv : astro-ph/0506732 . Бибкод : 2005astro.ph..6732A .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б Арби, Александр (2006). «Темная жидкость: сложное скалярное поле, объединяющее темную энергию и темную материю». Физический обзор D . 74 (4): 043516. arXiv : astro-ph/0601274 . Бибкод : 2006PhRvD..74d3516A . дои : 10.1103/PhysRevD.74.043516 . S2CID 119383364 .
- ^ Фарнс, Дж. С. (2018). «Объединяющая теория темной энергии и темной материи: отрицательные массы и создание материи в модифицированной структуре ΛCDM». Астрономия и астрофизика . 620 : А92. arXiv : 1712.07962 . Бибкод : 2018A&A...620A..92F . дои : 10.1051/0004-6361/201832898 . S2CID 53600834 .
- ^ Фарнс, Джейми (17 декабря 2018 г.). «Причудливая «темная жидкость» с отрицательной массой может доминировать во Вселенной» . Space.com .
- ^ Арби, А.; Махмуди, Ф. (2007). «Однопетлевые квантовые поправки к космологическим скалярным потенциалам поля». Физический обзор D . 75 (6): 063513. arXiv : hep-th/0703053 . Бибкод : 2007PhRvD..75f3513A . дои : 10.1103/PhysRevD.75.063513 . S2CID 18310820 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Арби, А. (2008). «Космологические ограничения на объединение моделей Темной жидкости» . Открытый астрономический журнал . 1 (1): 27–38. arXiv : 0812.3122 . Бибкод : 2008OAJ.....1...27A . дои : 10.2174/1874381100801010027 . S2CID 7195044 .
- Го, Цзун-Куань; Чжан, Юань-Чжун (2007). «Космология с переменным газом Чаплыгина». Буквы по физике Б. 645 (4): 326–329. arXiv : astro-ph/0506091 . Бибкод : 2007PhLB..645..326G . дои : 10.1016/j.physletb.2006.12.063 . S2CID 14416599 .
- Галле, Анаэль; Чжао, ХунШэн; Ли, Баоцзю (2008). «Возмущения в неоднородной жидкости темной энергии: уравнения раскрывают эффекты модифицированной гравитации и темной материи». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 177 : 1–13. arXiv : 0711.0958 . дои : 10.1086/587744 . S2CID 14155129 .
- О'Дауд, Мэтт (9 января 2019 г.). «Является ли темная материя и темная энергия одним и тем же?» . PBS Space Time – через YouTube .
