Взаимодействие темной материи с гравитационным полем галактик

Автор: Шаповалов Е. В.

18.02.2019

В данной статье предпринята попытка модернизации классической теории тяготения Ньютона с целью заменить ее представление гравитационного поля новым представлением, учитывающим гравитационные эффекты, оказываемые темной материей. Такая поправка имеет смысл только для больших масштабов и на больших расстояниях где эффекты темной материи заметно проявляются, в масштабах же звездных систем таких как солнечная эти эффекты отсутствуют, либо проявляют себя как величины столь малых порядков что их учет на практике не имеет значения.

Основная концепция, положенная в данном исследовании – это гипотеза об усилительных свойствах темной материи. Предполагается что усиление гравитационных полей темной материей создает эффект добавочной, скрытой массы. Основная цель данной статьи – проверка этой гипотезы.

Методы исследования: составление математической модели, математическое моделирование с использованием системы компьютерной математики.

Ключевые слова: Гравитация, темная материя, кривая вращения галактики, теория тяготения, Млечный Путь.

Страница в разработке

3. Темная материя на разных масштабах

На рисунке 3.1 показана зависимость от расстояния рассчитанного коэффициента усиления γ(R) определяемого выражением (1.17) для галактики Млечный Путь. Расстояния по горизонтальной шкале даны в радиусах солнечной системы, за который принят радиус орбиты Плутона то есть Rsun_system=5.925 миллиардов километров. Из диаграммы на рисунке 3.1 видно, что заметное отклонение коэффициента усиления γ(R) от единицы начинается с расстояний от центра массивного объекта (звезды или центра галактики) равном 20-ти миллионам радиусов солнечной системы (отмечено на рисунке 3.1 меткой Rdev). В пределах же нашей солнечной системы в выражении (1.2) мы будем иметь γ(R) = 1, и сила тяготения не отличается от ее значения, определяемого законом всемирного тяготения Ньютона (1.1). На расстоянии равном радиусу галактики Млечный Путь (отмечено на рисунке 3.1 меткой Rgal) коэффициент усиления γ(R) = 2.434 что уже является заметным отклонением, который объясняет эффект скрытой массы. На расстоянии двух галактических радиусов γ(R) = 5.31.

Рисунок 3.1. Зависимость коэффициента усиления гравитационного поля γ(R) от расстояния в логарифмическом масштабе

Заключение

1. Сформулирована гипотеза об усилительных свойствах темной материи, даны ее формальные теоретические представления.

2. На основании составленной упрощенной математической модели галактики “Млечный Путь” получено хорошее согласование теоретического расчета кривой вращения звезд с экспериментальными данными.

Список литературы

1. Gunn, J. and Gott, J.R. (1972), Astrophys. J. 176.1

2. Путенихин П. В., Темная материя Млечного Пути, SciTecLibrary.ru, 2015, URL: http://www.siteclibrary.ru/rus/catalog/pages/14729.html

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Modified_Newtonian_dynamics

4. http://en.wikipedia.nom.si/wiki/Scalar%E2%80%93tensor%E2%80%93vector_gravity

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Млечный_Путь