Nowe pomiary rotacji galaktyk skłaniają się ku zmodyfikowanej grawitacji jako wyjaśnienie ciemnej materii

Chociaż ciemna materia jest istotną częścią standardowego modelu kosmologicznego, nie jest pozbawiona problemów. Nadal istnieją dokuczliwe tajemnice dotyczące tych obiektów, między innymi fakt, że naukowcy nie znaleźli bezpośrednich dowodów na istnienie cząstek.

Mimo wielu poszukiwań, jeszcze się nie dowiedzieliśmy cząstki ciemnej materii. Dlatego niektórzy astronomowie preferują alternatywę, taką jak zmodyfikowana dynamika Newtona (MoND) lub zmodyfikowana Model grawitacyjny. Nowe badanie rotacji galaktyk wydaje się je potwierdzać.

Idea MON inspirowana jest ruchem obrotowym galaktyki. Większość widzialnej materii w galaktyce gromadzi się w środku, więc można by się spodziewać, że gwiazdy bliżej centrum będą miały większe prędkości orbitalne niż gwiazdy dalej, podobnie jak planety w naszym Układzie Słonecznym. Zauważamy, że gwiazdy w całej galaktyce obracają się z mniej więcej tą samą prędkością. Krzywa rotacji jest zasadniczo płaska, a nie malejąca. Rozwiązanie dotyczące ciemnej materii polega na tym, że galaktyki są otoczone halo niewidzialnej materii, ale w 1983 roku Mordehay Milgrom przekonywał, że nasz model grawitacyjny musi być błędny.

W odległościach międzygwiezdnych tzw przyciąganie grawitacyjne Głównie gwiazdy newtonowskie. zamiast modyfikacji ogólna teoria względnościMilgrom zaproponował modyfikację powszechnego prawa grawitacji Newtona. Twierdził, że zamiast siły przyciągania jako czysto odwrotnej zależności kwadratowej, grawitacja ma niewielkie przyciąganie rezydualne niezależnie od odległości. Ta pozostałość to tylko około 10 bilionowych części G, ale wystarczy do wyjaśnienia krzywych rotacji galaktyki.

Oczywiście samo dodanie małego składnika do grawitacji Newtona oznacza, że ​​​​musisz również poprawić równania Einsteina. Tak więc MoND zostało uogólnione na różne sposoby, na przykład AQUAL, co oznacza „poczwórny Lagrange’a”. Zarówno model AQUAL, jak i standardowy LCDM mogą wyjaśnić obserwowane krzywe rotacji galaktycznej, ale istnieją pewne subtelne różnice.

W tym miejscu pojawia się najnowsze badanie. Jedną z różnic między AQUAL i LCDM jest prędkość rotacji gwiazd na orbicie wewnętrznej w porównaniu z gwiazdami na orbicie zewnętrznej. W przypadku LCDM oba muszą podlegać rozkładowi tekstur, więc krzywa musi być gładka. AQUAL przewiduje niewielką lukę w krzywej ze względu na dynamikę teorii. Jest zbyt mały, aby zmierzyć go w pojedynczej galaktyce, ale statystycznie powinno być niewielkie przesunięcie między rozkładem prędkości do wewnątrz i na zewnątrz.

Dlatego autor tego artykułu wziął pod uwagę krzywe prędkości o wysokiej rozdzielczości dla 152 galaktyk zaobserwowane w bazie danych Spitzera Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC). Znalazł zmianę w porozumieniu z AQUAL. Dane wydają się wspierać zmodyfikowaną grawitację w stosunku do standardowej kosmologii ciemnej materii.

Rezultat jest ekscytujący, ale nie kategorycznie nonszalancki Ciemna materia. Model AQUAL ma swoje własne problemy, takie jak niespójność z obserwowanym soczewkowaniem grawitacyjnym galaktyki. Ale to zwycięstwo teorii przegranej, w której niektórzy astronomowie wykrzykują „Vive le MoND!”

Badania opublikowane na arXiv Serwer przygotowania do druku.