Kontroverzná alternatívna gravitačná teória oživená novým rotáciou rotácie galaxií

Medzinárodná skupina astronómov vedená fyzikom z University of St Andrews oživila teóriu alternatívnej gravitácie.

Výskum vedený Dr Indranilom Banikom z Fakulty fyziky a astronómie na University of St Andrews odhalil vysoko predvídateľnú rýchlosť rotácie plynu. trpasličej galaxii To je v súlade s predtým odmietnutou teóriou známou ako Milgromova dynamika (MOND).

Skoršia štúdia rotačného pohybu plynu v trpasličej galaxii AGC 114905 (Mansera Pina a kol., 2022) zistil, že plyn rotuje veľmi pomaly, a preto tvrdil, že teória MOND je mŕtva.

Takéto teórie sú nevyhnutné na pochopenie nášho vesmíru, pretože podľa známej fyziky sa galaxie otáčajú tak rýchlo, že musia odletieť. MOND je kontroverznou alternatívou všeobecnej teórie relativity, prevládajúceho chápania fenoménu gravitácie inšpirovaného Einsteinom. Všeobecná relativita však vyžaduje, aby tmavá hmota držala galaxie pohromade, zatiaľ čo MOND nie. temná hmota,

Keďže temná hmota nebola nikdy zistená napriek desaťročiam veľmi citlivých objavov, boli predložené rôzne teórie, ktoré alternatívne vysvetľujú, čo drží galaxie pohromade. Nasleduje diskusia o tom, ktorá teória je správna. Veľmi nízka rýchlosť rotácie uvedená v štúdii Manassera Pina et al nie je v súlade s predpoveďami s veľkým množstvom temnej hmoty vo vesmíre, ktorý sa riadi všeobecnou teóriou relativity.

Skupina Dr. Banika tvrdí, že vyššia predpovedaná rýchlosť otáčania je v súlade s pozorovaniami v teórii Mondovej gravitácie, ak sklon galaxia sa precenil.

Rotáciu hviezd a plynu vo vzdialených galaxiách nemožno priamo merať. Z presných spektroskopických meraní je známa iba zložka pozdĺž línie pohľadu. Ak sa na Mliečnu dráhu pozeráte takmer zoči-voči, pohybuje sa väčšinou v rovine oblohy. To môže zviesť pozorovateľov, aby si mysleli, že Mliečna dráha sa v skutočnosti otáča oveľa pomalšie, čo by od nich vyžadovalo zníženie sklonu medzi diskom a oblohou. Tento sklon bol odhadnutý z toho, ako eliptická sa galaxia javí (pozri obrázok).

Nová štúdia skúma tento dôležitý problém pomocou podrobných simulácií galaxie MOND AGC 114905 Vytvoril ho Srikant Nagesh na Univerzite v Bonne a inšpiroval ho profesor Pavel Krupa z Univerzity v Bonne a Karlovej univerzity v Prahe. Simulácie ukazujú, že aj pri pohľade tvárou v tvár môže vyzerať trochu elipticky. Je to preto, že hviezdy a plyny v Mliečnej dráhe majú gravitáciu a môžu sa stiahnuť do nejakého nesférického tvaru. Podobný proces spôsobuje špirálové ramená v diskových galaxiách, črty, ktoré sú také bežné, že sa často nazývajú špirálové galaxie.

Výsledkom je, že Mliečna dráha môže byť oveľa bližšie tvárou v tvár, ako si pozorovatelia môžu myslieť. To by mohlo znamenať, že galaxia sa točí oveľa rýchlejšie, ako sa uvádza, a odstraňuje napätie s MONDom.

Dr. Banik, hlavný autor novej štúdie, povedal: „Naše simulácie naznačujú, že sklon AGC 114905 môže byť oveľa nižší, ako sa uvádza, čo by znamenalo, že Mliečna dráha rotuje oveľa rýchlejšie, než v skutočnosti je.“ s očakávaniami MOND.“

Dr. Hongsheng Zhao z Fakulty fyziky a astronómie na University of St. Andrews povedal: „Veľmi nízka rotačná rýchlosť tejto galaxie nie je v súlade s MOND ani štandardným prístupom k temnej hmote. Ale iba MOND bol schopný prekonať tento zdanlivý rozpor. schopný.“

Nová štúdia tiež tvrdí, že štandardný prístup tmavej hmoty pravdepodobne nevyvolá podobný efekt „nepravého naklonenia“, pretože hladkému halo tmavej hmoty dominuje Mliečna dráha. Hviezdy a plyn prispievajú ku gravitácii veľmi málo, takže disk nie je „samogravitačný“.

To znamená, že pri pohľade tvárou v tvár sa pravdepodobne bude javiť ako veľmi kruhový, čo potvrdili simulácie vykonané inou skupinou (Selwood & Sanders, 2022) teda pozorovaná elipsa musí byť spôsobená výrazným sklonom medzi diskom a rovinami oblohy. Potom by bola rýchlosť rotácie veľmi malá, čo znamená, že v galaxii je veľmi málo tmavej hmoty. V tomto rámci je nepravdepodobné, že by izolovaná trpasličia galaxia mala také malé množstvo tmavej hmoty, vzhľadom na to, koľko jej hmoty tvoria hviezdy a plyn.

Profesor Pavel Krupa z Univerzity v Bonne a Karlovej univerzity v Prahe o širšom kontexte týchto výsledkov povedal: „Zatiaľ čo MOND funguje dobre v doteraz vykonaných testoch, štandardný prístup predstavuje veľmi vážne problémy vo všetkých mierkach od trpasličích galaxií. ako je AGC 114905 do kozmologických mierok, ako ich zistilo niekoľko nezávislých tímov.“

Odkaz: „Predvídateľnejšie orientácie galaxií s Milgromským diskom: prípad ultradifúznej galaxie AGC 114905“, od Indranil Banik, Srikanth T Nagesh, Hossein Haghi, Pavel Krupa a Hongsheng Zhao, 19. apríla 2022, Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti,
DOI: 10.1093/mnras/stac1073