暗い液体

天文学と宇宙論において、暗黒流体理論は、宇宙学者アレクサンドル・アーベイが2005年に提唱したように、暗黒物質と暗黒エネルギーを単一の枠組みで説明しようとするものである。 ^{[1] [2]}この理論は、暗黒物質と暗黒エネルギーは別々の物理現象ではなく、別々の起源を持つわけでもないが、互いに強く結びついており、単一の流体の2つの側面として考えることができると提唱している。銀河規模では、暗黒流体は暗黒物質のように振る舞い、より大きな規模ではその振る舞いは暗黒エネルギーに似たものとなる。

2018年に天体物理学者のジェイミー・ファーンズは、負の質量を持つ暗黒流体が暗黒物質と暗黒エネルギーの両方を説明するのに必要な特性を持つだろうと提唱した。^{[3] [4]}

暗黒流体は、局所的なエネルギー密度に応じて引力と反発力の挙動が異なる特殊な流体であると仮定されている。この理論では、暗黒流体は重粒子密度が高い空間領域で暗黒物質のように振舞う。その考え方は、暗黒流体が物質の存在下では減速して周囲で凝固し、それがさらに暗黒流体を引き寄せて周囲で凝固し、その近くの重力を増幅するというものである。この効果は常に存在するが、銀河のような非常に大きな質量が存在する場合にのみ顕著になる。この説明は暗黒物質の理論に似ており、暗黒流体の方程式の特殊なケースが暗黒物質を再現する。^[要出典]

一方、銀河超銀河団間の空隙など、物質が比較的少ない場所では、暗黒流体が緩和して負圧を獲得するとこの仮説は予測しています。つまり、暗黒流体は反発力となり、暗黒エネルギーと同様の効果を発揮します。

暗黒流体は、さまざまな物質密度の場合に連続的な範囲の引力と反発力を予測するという点で、暗黒物質や暗黒エネルギーを超えています。実際、インフレーション、クインテッセンス、k-エッセンス、f(R)、一般化アインシュタインエーテルf(K)、MOND、TeVeS、BSTVなど、さまざまな他の重力理論の特殊なケースが暗黒流体によって再現されています。暗黒流体理論は、赤方偏移と密度に依存するMONDへの興味深い補正を示唆する特定のf(K+R)モデルなどの新しいモデルも提案しています。^{[要出典] [疑わしい-議論]}

暗黒流体は標準的な流体力学モデルのようには解析されない。流体力学の完全な方程式を解くのはまだ難しすぎるためである。一般化されたチャプリギンガスモデルのような形式化された流体力学アプローチは暗黒流体をモデル化するための理想的な方法であるが、現在では計算を実行するには観測データポイントが多すぎるため、宇宙論者が利用できるデータポイントが十分ではない。代わりに暗黒エネルギーと暗黒物質に対する他の代替アプローチで行われているように、スカラー場モデルを介して仮説をモデル化することで簡素化のステップが行われた。^{[2] [5]}

• Arbey, A. (2008). 「ダーク流体モデルの統一に対する宇宙論的制約」.オープン天文学ジャーナル. 1 (1): 27–38. arXiv : 0812.3122 . Bibcode :2008OAJ.....1...27A. doi : 10.2174/1874381100801010027 . S2CID  7195044.
• Guo, Zong-Kuan; Zhang, Yuan-Zhong (2007). 「可変チャプリギンガスによる宇宙論」. Physics Letters B. 645 ( 4): 326–329. arXiv : astro-ph/0506091 . Bibcode :2007PhLB..645..326G. doi :10.1016/j.physletb.2006.12.063. S2CID  14416599.
• Halle, Anaelle; Zhao, HongSheng; Li, Baojiu (2008). 「非均一なダークエネルギー流体の摂動: 方程式は修正重力とダークマターの影響を明らかにする」.アストロフィジカルジャーナルサプリメントシリーズ. 177 : 1–13. arXiv : 0711.0958 . doi :10.1086/587744. S2CID  14155129.
• オダウド、マット (2019 年 1 月 9 日)。「ダークマターとダークエネルギーは同じか?」PBS Space Time – YouTube経由。