Nova mjerenja rotacije galaksije podupiru modificirani model gravitacije (MoND)

Nova mjerenja rotacije galaksije mogla bi biti objašnjena modificiranim modelom gravitacije poznatim kao MoND umjesto tzv. tamnom tvari.

Zašto još nismo pronašli čestice koje objašnjavaju tamnu tvar?

Premda je tamna tvar sastavni dio standardnog modela kozmologije, postoje brojne zagonetke vezanu za tamnu tvar koje i dalje ostaju neriješene. Jedna od glavnih enigma jest zašto još nismo pronašli čestice koje čine ovu tamnu tvar. Iz tog razloga dio astronoma opredijelio se za alternativu – riječ je o modificiranoj Newtonovoj dinamica (MoND) odonosno modificirani model gravitacija. Nova studija galaksijske rotacije ide u prilog MoND-u nasuprot teoriji tamne tvari.

Naime, većina vidljive materije u galaksiji skuplja se oko središta pa je logično pretpostaviti da će se zvijezde u centru kretati pri većim orbitalnim brzinama za razliku od udaljenih zvijezda. Međutim, činjenica je da se sve zvijezde unutar galaksije kreću pribilžno isto. Drugim riječima, krivulja rotacije je ravna, umjesto da opada. Rješenje koje se najčešće predlaže je tzv. tamna materija odnosno koncept prema kojem su galaksije okružene aureolom nevidljive materije čije čestice zasad ne možemo identificirati. Slijedom toga, astronom Mordehai Milgrom još je 1983. godine zaključio da je naš gravitacijski model pogrešan.

Znanstvenike zbunjuju zvijezde koje prkose Newtonovim zakonima gravitacije

MoND – modificirani model gravitacije

Prema Milgromu, na međuzvjezdanim udaljenostima, gravitacijska privlačnost ponaša se prema modificiranom Newtonovom univerzalnom zakonu gravitacije. Time je izbjegnuta izravna modifikacija opće relativnosti. To bi značilo da osim sile privlačenja kao inverzne kvadratne funkcije, gravitacija također ima svoje rezidualno privlačenje neovisno o udaljenosti. Ovaj rezidual iznosi tek deseti trilijuntni dio G-a, ali je dovoljan kako bi se objasnio nagib krivulje galaktičke rotacije.

Ipak, modificiranje Newtonove gravitacije indirektno znači da se mora ažurirati i Einsteinove jednadžbe. MoND se generalizirao na razne načine, a najpoznatiji je AQUAl (kvadratčni Lagrange). Iako i AQUAL, i standardni LCDM model objašnjavaju krivulju galaktički rotacije, među njima postoje suptilne razlike u nijansama. Razlika je u brzini rotacije zvijezda unutarnje i vanjske orbite – kod LCDM-a oboje se regulira raspodjelom materije pa je krivulja glatka, a kod AQUAL-a dolazi do zaokreta u krivulji tj. trebao bi postojati mali pomak između unutarnje i vanjske distribucije brzine, samo što ga je teško izmjeriti jer se radi o neznantnoj razlici.

Je li vrijeme da napustimo teoriju ‘tamne tvari’?

Nova studija ide u prilog MoND-u

Novo istraživanje fokusiralo se na krivulje brzine u visokoj rezoluciji za 152 galaksije promatrane Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC-om). Autor rada pronašao je pomak u rotacijama koji odgovara AQUAL modelu, što znači da su podaci u skladu s modificiranom gravitacijom, a ne standardnom kozmologijom tamne tvari.

Premda je rezultat zanimljiv, nije definitivan dokaz protiv tamne tvari. Nažalost, AQUAL također ima izvjesne probleme i ne može objasniti promatrani efekt gravitacijske leće tako da se rasprava između tamne tvari i MoND-a nastavlja. Istraživanje se može pronaći u preprint verziji u bazi arXiv.

Novo istraživanje galaksija propituje standardni model kozmologije

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

–t.me/kozmoshr

Izvori:

Kyu-Hyun Chae, Distinguishing Dark Matter, Modified Gravity, and Modified Inertia with the Inner and Outer Parts of Galactic Rotation Curves, arXiv (2022). DOI: 10.48550/arxiv.2207.11069

Koberlein B. (30. prosinca 2022.), New measurements of galaxy rotation lean toward modified gravity as an explanation for dark matter, Phys.org (pristup 2. siječnja 2022.)

Koberlein B. (31. prosinca 2022.), Modified Gravity Emerges as Leading Explanation for Dark Matter Following New Galaxy Rotation Measurements, Scitechdaily.com (pristup 2. siječnja 2022.)