تفسیر منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی در گرانش توازی‏دور اصلاح شده

یکی از مسائل مهم کیهانشناختی، تفاوت قابل ملاحظه‏ایست که بین منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی بدست آمده از محاسبات و نتایج حاصل از مشاهدات وجود دارد. به دلیل سرعت بسیار زیاد ستاره‏های بیرونی کهکشان‏ها، ساده‏ترین حدس این است که برای پایداری آنها نیاز به مقدار عظیمی جرم می‏باشد. زوئیکی برای حل این مشکل موجودیت ماده‏ای نامرئی را پیشنهاد نمود. کیهان‏شناسان با وارد کردن جرم گم‏شده به جواب‏های نسبتاً درستی در تحلیل مسائل مبهم دست یافتند. آنها این موضوع را پذیرفتند که چنین ماده‏ای وجود داشته و به دلیل نرسیدن نور از آن به ما دیده نمی‏شود. پس آن را ماده‏ی تاریک نامیدند. اما ماده‏ی تاریک با اینکه جواب‏های قانع کننده‏ای برای ابهامات اثرهای گرانشی اضافی داشت، نمی‏توانست بسیاری از مسائل دیگر را درست توجیه کند. به دلیل این مشکلات کیهان‏شناسان به فکر تغییر در قوانین گرانشی افتادند. یکی از این اصلاحیات، مدل دینامیک تعمیم یافته‏ی نیوتنی می‏باشد که توسط میلگرام ارائه شد. در این مدل فرض بر این است که در شتاب‏های کم، از مرتبه‏ی شتاب مقیاس آنگستروم و کمتر، نیروی گرانش متناسب با توان دوم شتاب است. یکی دیگر از رهیافتها، اصلاح گرانش نسبیتی است که توسط موفات بیان شد. وی توانست به یک قانون شتاب گرانشی اصلاح شده دست یابد که مناسب با منحنی چرخش کهکشان‏ها بدون نیاز به ماده‏ی تاریک بود. در دیدگاهی دیگر عقیده بر این بود که نسبیت عام در مقیاس‏های کیهانی نمی‏تواند جوابگوی برخی سوالات بوده و با توجه به این مطلب که تا به امروز از آزمونهای منظومه‏ی شمسی موفق عبور کرده است، گمان می‏رفت این نظریه می‏تواند حالت حدی از یک نظریه‏ی کلی‏تر باشد. به این ترتیب که به جای کنش اینشتین– هیلبرت یک کنش کلی در نظر بگیریم. در مدل مذکور انحنای اسکالر ریچی، در لاگرانژی به وسیله‏ی تابع عمومی f(r) تغییر می‏کند. کاپوزیلو کیهان‏شناس ایتالیایی، از جمله افرادیست که پژوهش‏های موفقی در زمینه‏ی گرانش f(r) داشته است. وی و همکارانش با استفاده از اصلاح معادلات میدان و بررسی روی کهکشان‏های گوناگون به جواب‏های جالبی برای مسئله‏ی چرخش کهکشان‏ها دست یافتند. اما اخیراً نوع دیگری از گرانش اصلاح شده با نام گرانش توازی دور، رواج پیدا کرده است. در این دیدگاه فرض بر این است که منیفلد فضا – زمان فاقد انحنا و دارای کمیتی به نام پیچش می‏باشد. در واقع این نظریه هم‏ارز با نظریه‏ی f(r) بوده و می‏توان گفت تانسور پیچش به نوعی جایگزین اسکالر ریچی شده است. نظریه‏ی توازی دور بر مبنای کمیتی به نام تتراد پایه‏گذاری شده است. در این مدل، لاگرانژی برحسب t که اسکالر پیچش نام دارد، نوشته می شود. ما نیز در این رساله با استفاده از معادلات گرانش توازی دور و با در نظر گرفتن حالت خاص متریک متقارن کروی و روابطی که بر مبنای این فرض بدست می‏آیند، به حل معادله‏ی عمومی f(t) پرداخته، در نهایت ثابت می‏کنیم که می‏توان از گرانش توازی دور به عنوان ابزاری برای بررسی تخت بودن منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی سود برد. همچنین مقایسه‏ای از کار خود با مشاهدات رصدی نیز انجام خواهیم داد و انطباق مناسبی بین منحنی چرخش کهکشان ngc 2998 و مدل مذکور بدست می‏آوریم.