حراج!

پایان نامه با عنوان تفسیر منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی در گرانش توازی‏دور اصلاح شده

چکیده

داده‏های رصدی سالهای اخیر بیان کننده‏ی تفاوتی فاحش میان مشاهدات و نتایج به دست آمده از محاسبات برای منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی می‏باشند. به منظور حل این اختلاف دو نظریه پیشنهاد شده است: ماده‏ی تاریک و گرانش اصلاح شده. در غیاب فرضیه‏ی ماده‏ی تاریک این مسئله مطرح می‏شود که نسبیت عام در مقیاس کهکشانی نیاز به اصلاح دارد. در این رساله ابتدا به بررسی منحنی چرخش کهکشان‏ها پرداخته سپس آن را از دیدگاه وجود ماده‏ی تاریک مورد بحث قرار می‏دهیم و در ادامه با تکیه بر مسئله‏ی گرانش تعمیم یافته سعی بر توجیه این تفاوت داریم. سپس در فصل پنجم نشان می‏دهیم که “گرانش توازی دور” اصلاح شده می‏تواند گزینه‏ی بسیار مناسبی برای بیان تخت بودن منحنی‏های چرخش کهکشان‏ها باشد و مثال روشنی از امکان توصیف منحنی چرخش کهکشان NGC 2998 در گرانش توازی دور اصلاح شده ارائه می‏دهیم.

 

کلید واژه‏ها: ماده‏ی تاریک، گرانش تعمیم یافته، گرانش توازی دور، منحنی‏های چرخش کهکشان‏ها.

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

فصل اول : مقدمه. 1
فصل دوم : مسئله‏ی منحنی‏های چرخش کهکشان‏ها و لزوم ماده‏ی تاریک.. 6
2-1- تخت‏شدگی منحنی‏های چرخش.. 7
2-1-1- نارسایی دینامیک نیوتنی. 9
2-2- لزوم ماده‏ی تاریک… 12
2-2-1- هاله‏ی کهکشانی. 14
2-2-2- معایب ماده‏ی تاریک… 18
فصل سوم : منحنی چرخش کهکشان‏ها در گرانش تعمیم‏یافته‏ی نیوتنی و نسبیتی. 19
3-1- رهیافت نیوتنی. 20
3-1-1- فرضیه‏ی موند. 21
3-1-2- موند نسبیتی. 25
3-1-3- ایرادات نظریه‏ی موند. 25
3-2- رهیافت نسبیتی.. 26
فصل چهارم : منحنی‏های چرخش و گرانش تعمیم‏یافته‏ی . 29
4-1- گرانش تعمیم‏یافته. 30
4-2- معادله‏ی اینشتین. 31
4-3- محاسبه‏ی معادله‏ی میدان در گرانش . 32
4-4- منحنی‏های چرخش در گرانش . 36
فصل پنجم : گرانش اصلاح شده‏ی توازی دور و مسئله‏ی منحنی‏های چرخش… 41
5-1- تاریخچه‏ی نظریه‏ی توازی دور. 42
5-2- کنش و روابط پایه در گرانش . 44
5-2-1- استخراج معادلات میدان از کنش . 45
5-2-2- مثال‏های حل شده از معادلات میدان. 48
5-3- فضای هندسی متقارن کروی.. 53
5-4-  تختیدگی منحنی‏های چرخشی. 55
5-4-1- بررسی چگالی انرژی در مدل توازی دور. 62
فصل ششم : نتایج پژوهش.. 66
6-1- جمع بندی. 67
6-2- پیشنهاداتی برای آینده 69
منابع. 71
فهرست اشکال

شکل                                                                                                                          صفحه

 

شکل (2-1) : سرعت مداری سیارات منظومه‏ی شمسی برحسب فاصله شان از خورشید ……………………………………………………. 8

شکل(2-2) : منحنی چرخش کهکشان راه شیری برحسب فاصله از مرکز ……………………………………………………………………….. 11

شکل(2-3) : منحنی‏های چرخش چند کهکشان مارپیچی برحسب فاصله از مرکزشان ……………………………………………………… 11

شکل (2-4) : شکلی از محتوی عالم از دیدگاه ماده و انرژی تاریک ………………………………………………………………………………. 13

شکل (2-5) : منحنی چرخش کهکشان NGC 6503 از دید ماده‏ی تاریک ……………………………………………………………………. 17

شکل (3-1) : منحنی چرخش کهکشان‏های مارپیچی از دیدگاه موندی …………………………………………………………………………… 24

شکل (3-2) : منحنی چرخش کهکشان‏های مارپیچی در فرضیه‏ی MSTG ……………………………………………………………………. 28

شکل (4-1) : نمودار منحنی چرخش بر حسب فاصله از مرکز از دیدگاه گرانش  …………………………………………………… 40

شکل (5-1) : نمودار تغییرات پارامتر معادله‏ی حالت مؤثر بر حسب انتقال به سرخ، برای مدل A ……………………………………… 50

شکل (5-2) : نواحی فانتوم گونه و کوینتسنس در مدل A ……………………………………………………………………………………………. 51

شکل (5-3) : نمودار تغییرات پارامتر معادله‏ی حالت مؤثر بر حسب انتقال به سرخ، برای مدل B ……………………………………… 52

شکل (5-4) : توصیف اسکالر پیچش مخالف صفر ……………………………………………………………………………………………………… 57

شکل (5-5) : منحنی‏های چرخش کهکشان برمبنای مدل  ……………………………………………………………………………………. 58

شکل (5-6) : نمودار منحنی چرخش بر حسب فاصله از مرکز از دیدگاه گرانش توازی دور …………………………………………….. 60

شکل (5-7) : مقایسه‏ی نمودار رصدی کهکشان NGC 2998 با نمودار ترسیم شده در گرانش توازی دور ……………………….. 61

شکل (5-8) : مقایسه‏ی چگالی انرژی در مدل گرانش توازی دور و مدل پیشنهادی  ……………………………………………… 63

فهرست نمادها

اسکالر ریچی

تانسور ریچی

تانسور متریک

ثابت گرانش نیوتن

دالامبری

سرعت نور

کیلو پارسک

مشتق هموردا

 

فصل اول

مقدمه

 

در طی سالیان متمادی، از زمان ارائه‏ی نظریه‏ی نسبیت عام[1] توسط اینشتین[2]، تمامی مبانی کیهان‏شناختی برحسب این نظریه بیان ‏شده‏اند و مدلی موفق از کیهان، معروف به مدل استاندارد کیهان‏شناسی بر مبنای آن پایه‏گذاری شده است. نسبیت عام به طور قابل توجهی از عهده‏ی مسائل مختلف بر‏آمد. اما در چند سال گذشته، کیهان‏شناسان با مسائلی روبرو شدند که کم‏کم استحکام این نظریه را دچار چالش می کرد.

ابهاماتی مهم از قبیل فاز شتابدار انبساط عالم و همچنین مسئله‏ی “منحنی‏های چرخش کهکشانهای مارپیچی”[3] منجر به این شد تا دریچه‏های تازه‏ای به روی دانش کیهان‏شناسی گشوده شود.

در سال 1970روبین[4] و همکارش فورد[5] آهنگ‏های چرخش تعدادی از کهکشان‏ها‏ی مارپیچی را اندازه‏گیری کردند. آنان این کار را با اندازه‏گیری جابه‏جایی دوپلری[6] خوشه‏های نورانی ستاره‏های جایگزیده، در درون هر کهکشان، واقع در فاصله‏های گوناگون از مرکز آن انجام دادند. در نتیجه آنها دریافتند که سرعت مداری ستاره‏ها در کناره‏ی مرئی بیرونی کهکشان، در حدود سرعت مداری ستاره‏های واقع در نزدیکی مرکز کهکشان بود [1].

به بیانی دیگر این مسئله کشف شد که منحنی چرخش کهکشان‏های مارپیچی تا فاصله‏ی بسیار زیاد از مرکز کهکشان تخت است. در حالیکه این پدیده کاملاً مغایر با قوانین حرکت سیاره ای کپلر[7] است.

سالها پیش از این، زوئیکی[8] منجم سوئیسی، با توجه به مشاهدات خود بر روی سرعت مداری کهکشان‏های خوشه‏ی گیسو[9]، دریافت که انحراف سرعت قابل توجهی در نمودارها مشهود است. او نشان داد که این انحراف سرعت در صورتی وجود خواهد داشت که چگالی متوسط خوشه تقریبا 400 برابر بیشتر از ماده‏ی داخل خوشه باشد! (البته در حال حاضر این مقدار به 50 برابر کاهش یافته است).

بنابراین برای توجیه این مسئله ممکن نبود تنها به مقدار ماده‏ی قابل مشاهده بسنده کرد. این معضل به ناهم‏خوانی جرمی[10] معروف شد. زوئیکی برای حل این مشکل موجودیت ماده‏ای نامرئی را پیشنهاد نمود و آن را ماده‏ی تاریک[11] نامید [2].

بعدها عده‏ای از کیهان‏شناسان با درست فرض کردن ایده‏ی ماده‏ی تاریک و استفاده از آن در مسئله‏ی چرخش کهکشان‏ها توانستند تطبیق تقریبی بین محاسبات و مشاهدات به دست آورند [3-6]. اما بسیاری از آنها ماده‏ی تاریک را تنها راه فرار از این مشکل ندانسته و بدون در نظر گرفتن هیچ تعصبی نسبت به معادلات پیشین، سعی بر اصلاح آنها به صورت مناسب‏تری داشتند.

یکی از این اصلاحیات، مدل دینامیک تعمیم یافته‏ی نیوتنی[12] یا همان فرضیه موند[13] می‏باشد که توسط میلگرام[14] در سال 1983 ارائه شد. در این مدل……………..

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “پایان نامه با عنوان تفسیر منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی در گرانش توازی‏دور اصلاح شده”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *