Новые измерения вращения галактик склоняются к модифицированной гравитации как объяснение темной материи

 Хотя темная материя является центральной частью стандартной космологической модели, она не лишена недостатков. По поводу этого вещества продолжают оставаться мучительные загадки, не последней из которых является тот факт, что ученые не нашли прямых доказательств существования частиц.

Несмотря на многочисленные поиски, нам еще предстоит обнаружить частицы темной материи. Поэтому некоторые астрономы предпочитают альтернативу, такую как модифицированная ньютоновская динамика (MoND) или модифицированная гравитационная модель. И новое исследование галактического вращения, кажется, поддерживает их.

Идея MoND была вдохновлена галактическим вращением. Большая часть видимой материи в галактике сгруппирована посередине, поэтому можно было бы ожидать, что звезды ближе к центру будут иметь более высокие орбитальные скорости, чем звезды дальше, подобно планетам нашей Солнечной системы. Мы наблюдаем, что все звезды в галактике вращаются примерно с одинаковой скоростью. Кривая вращения по существу плоская, а не падающая. Решение темной материи состоит в том, что галактики окружены ореолом невидимой материи, но в 1983 году Мордехай Милгром утверждал, что наша гравитационная модель неверна.

На межзвездных расстояниях гравитационное притяжение между звездами по существу ньютоновское. Поэтому вместо того, чтобы модифицировать общую теорию относительности, Милгром предложил модифицировать универсальный закон всемирного тяготения Ньютона. Он утверждал, что вместо силы притяжения как чистой обратной квадратичной зависимости гравитация имеет небольшое остаточное притяжение независимо от расстояния. Этот остаток составляет всего около 10 триллионных G, но этого достаточно, чтобы объяснить кривые вращения галактики.

Конечно, простое добавление небольшого члена к гравитации Ньютона означает, что вам также придется модифицировать уравнения Эйнштейна. Таким образом, MoND обобщается различными способами, например, AQUAL, что означает «квадратичный лагранжиан». И AQUAL, и стандартная модель LCDM могут объяснить наблюдаемые кривые вращения галактики, но есть некоторые тонкие различия.

Вот тут-то и появляется недавнее исследование. Одно из различий между AQUAL и LCDM заключается в скорости вращения звезд внутренней орбиты по сравнению со звездами внешней орбиты. Для LCDM и то, и другое должно определяться распределением вещества, поэтому кривая должна быть гладкой. AQUAL предсказывает крошечный изгиб кривой из-за динамики теории. Это слишком мало для измерения в одной галактике, но статистически должен быть небольшой сдвиг между внутренним и внешним распределением скоростей.

Поэтому автор этой статьи просмотрел кривые скоростей высокого разрешения для 152 галактик, наблюдаемые в базе данных Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC). Он нашел сдвиг в согласии с AQUAL. Данные, кажется, поддерживают модифицированную гравитацию по сравнению со стандартной космологией темной материи.

Результат впечатляет, но он не опровергает полностью темную материю. У модели AQUAL есть свои проблемы, такие как несогласие с наблюдаемым гравитационным линзированием галактик. Но это победа теории аутсайдера, которой некоторые астрономы аплодируют «Vive le MonD!»

Источник