Loading...

Structure Formation and Galactic Dynamics in Modified Gravity (MOG)

Vakili, Hajar | 2018

716 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 50712 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Rahvar, Sohrab; Mohammad Movahed, Sadegh
  7. Abstract:
  8. The standard model of Cosmology (SM), based on Einstein’s theory of general relativity (GR), is the best model in describing the cosmic-scale observations. In galactic scales, however, galactic dynamics show a discrepancy between the observed luminous mass and the predicted value from the theory. Two approaches are suggested to eliminate this inconsistency: assuming the existence of dark matter within the context of GR, or modifying the theory of gravity in galactic scales, like MOND or MOG. In this thesis, we study the spherical collapse and the formation of shell galaxies in MOG, in comparison with SM. We introduce the action and the field equations of MOG and the equation of motion of a test particle in the weak field limit of the theory. Therefore, we introduce the standard theory of gravitational instability in linear and non-linear regimes and calculate the collapse of a spherical overdense region with numerical methods under the MOG gravitational field. Our calculations exhibit, unlike the Newtonian case, a scale-dependency in MOG, which leads to significant results in automatic structure formation. The small-scale structures form over a longer time-scale compared to the large-scale structures in MOG, which gives us a clue to the solution for the missing satellite problem that exists in SM. In addition,we compare theoretically the formation of shells in Type I shell galaxies in MOG, MOND, and SM, to reveal the possible differences in shell structures and dynamics in different gravity theories. Formation of shell galaxies, via the collision of two galaxies, makes them suitable systems for testing the underlying gravitational potential. We study the motion of the incoming galaxy and its stars in the gravitational potential well of the primary galaxy, using numerical and analytical methods,and show that dynamical friction limits the range of the shell radii, in dark matters model, to low values. Comparing the models under the same initial conditions, we conclude that the first shell generation pattern shows a degeneracy with the age of the shells and in different theories, but the relative distance of the shells and the shell expansion velocity can break this degeneracy. Finally, we test the consistency of the models with the observational data of NGC 3923. The relative distance of the outermost opposite shells is more consistent in MOG than the other two models
  9. Keywords:
  10. Gravitation ; Dark Matter ; Cosmology ; Universe Large-Scale Structure ; Structure Formation ; Numerical Method ; Analytical Method ; Galaxies Formation

 Digital Object List

 Bookmark

  • پیش‌گفتار
    • مسئله‌ی ماده تاریک و گرانش تعمیم‌یافته
    • تشکیل ساختار در مدل ماگ
    • کهکشان‌های لایه‌ای و آزمون گرانش
  • اول مسئله ماده تاریک و گرانش تعمیم یافته
    • ماده تاریک
      • شواهد رصدی ماده تاریک
        • منحنی دورانی کهکشان‌ها
        • خوشه‌های کهکشان‌ها
        • همگرایی گرانشی
        • تابش زمینه کیهانی
      • طبیعت ماده تاریک
        • ماده تاریک باریونی
        • ماده تاریک غیرباریونی
      • روش های آشکارسازی ماده تاریک
      • مشکلات مدل CDM بر مبنای وجود ماده تاریک
    • گرانش تعمیم‌یافته
      • مدل هموردای گرانش تعمیم‌یافته: ماگ
        • کنش ماگ
        • معادلات میدان
        • حرکت ذره آزمون
        • قانون شتاب
        • معادله‌ی پواسون
        • مشاهدات رصدی
      • موند
        • مشاهدات رصدی
  • دوم تشکیل ساختار در مدل ماگ
    • تشکیل ساختارهای بزرگ‌مقیاس در کیهان
      • مقدمه
      • نظریه‌ی اختلالات نیوتنی در گستره‌ی خطی: رهیافت سیالاتی
      • نظریه‌ی اختلالات نسبیتی
        • معادلات مختل‌شده‌ی اینشتین
      • گستره‌ی غیرخطی
        • مدل رمبش کروی
    • رمبش کروی در مدل ماگ
      • شتاب ذره‌ی آزمون در مدل ماگ
      • رمبش گرانشی کره‌ی همگن در زمینه‌ی ایستا
      • رمبش گرانشی کره‌ی همگن در زمینه‌ی در حال انبساط
      • خلاصه و نتیجه‌گیری
  • سوم کهکشان‌های لایه‌ای و آزمون گرانش
    • کهکشان‌های لایه‌ای
      • مشخصات رصدی کهکشان‌های لایه‌ای
      • نظریه‌های تشکیل لایه‌ها
        • نظریه‌ی دینامیک گازی
        • مدل برهمکنش ضعیف
        • مدل ادغام
      • مدل‌سازی تحلیلی تشکیل لایه
      • مروری بر شبیه‌سازی‌های‌ کهکشان‌های لایه‌ای
        • شبیه‌سازی‌های محدود سه جسمی
        • شبیه‌سازی‌های خودسازگار
    • اندازه گیری پتانسیل گرانشی در کهکشان‌ها
      • مقدمه
      • اصطکاک دینامیکی
        • رابطه‌ی چاندراسخار
        • اصطکاک دینامیکی در مدل‌های گرانش تعمیم‌یافته
      • مدل‌های دینامیک کهکشانی
        • مدل NFW
        • مدل پلامر
      • مدل نوسان شعاعی برای تشکیل لایه‌ها
        • درخشندگی لایه‌ها و توزیع سرعت
      • کهکشان‌های لایه‌ای در مدل‌های گرانشی مختلف
        • مقایسه‌ای بین مدل‌ها
      • حرکت کهکشان کوتوله
      • ساختار لایه‌ها
        • اثر شرایط اولیه بر مکان لایه‌ها
        • تغییر پروفایل ماده تاریک به پلامر
        • معرفی معیار جدید برای تشخیص بین مد‌ل‌ها
        • مقایسه‌ با رصد کهکشان NGC 3923
      • خلاصه و نتیجه‌گیری
    • خلاصه و کارهای آینده
      • خلاصه و نتیجه‌گیری
      • کارهای آینده
    • بررسی اثرات محاسباتی
    • لیست مقالات برگرفته از این پایان نامه
...see more