Et nyt kig på galaksernes rotation redder den kontroversielle teori om tyngdekraften

Undersøgelsen, ledet af Dr. Indranil Banik fra School of Physics and Astronomy i St. Andrews, har fundet en høj forudsagt rotationshastighed for gassen i dværggalaksen, hvilket er i overensstemmelse med en tidligere modbevist teori kendt som Milgromian Dynamics (MOND) . En tidligere undersøgelse af gassens rotationshastighed i dværggalaksen AGC 114905 viste, at gassen roterer meget langsomt og erklærede MOND-teorien død.

Sådanne teorier er nødvendige for at forstå vores univers, fordi galakser ifølge kendt fysik drejer så hurtigt, at de burde sprænges fra hinanden. MOND, et kontroversielt alternativ til det fremherskende Generel relativitetsteori – den Einstein-inspirerede forståelse af tyngdekraften, som kræver mørkt stof for at holde galakser sammen – kræver ikke mørkt stof. Siden mørkt stof aldrig er blevet opdaget, på trods af årtiers omhyggelige søgninger, er forskellige teorier blevet fremsat for at forklare, hvad der holder galakser sammen, og debatten raser om, hvilken af ​​dem der har ret. Den meget lave rotationshastighed rapporteret i undersøgelsen af ​​Mancera Pina et al. er uforenelig med forudsigelser for et univers styret af generel relativitet med rigeligt mørkt stof.

Dr. Baniks gruppe siger, at den høje rotationshastighed forudsagt af MOND-teorien om tyngdekraft er i overensstemmelse med observationer, hvis galaksens hældning er for høj.

Rotationen af ​​stjerner og gas i fjerne galakser kan ikke måles direkte. Kun komponenten langs synslinjen kendes fra præcise spektroskopiske målinger. Hvis du ser på galaksen næsten ansigt til ansigt, vil den for det meste rotere i himlens plan. Dette kan vildlede observatører til at tro, at galaksen faktisk roterer meget langsomt, hvilket kræver, at de overvurderer hældningen mellem skiven og himlens planer. Denne måde at vurdere, hvor elliptisk en galakse ser ud til at være.

Den nye undersøgelse udforskede dette vigtige spørgsmål ved hjælp af detaljerede MOND-simuleringer af en diskgalakse svarende til AGC 114905, udført på Bonn Universitet af Srikanth Nagesh og Pavel Krupa, professor ved Universitetet i Bonn og Charles Universitet i Prag. Simuleringer viser, at den kan virke noget elliptisk, selv når den ses fremadvendt. Det skyldes, at stjernerne og gassen i galaksen har tyngdekraft og kan trækkes i en noget ikke-cirkulær form. En lignende proces forårsager spiralarme i skivegalakser, som er så almindelige, at de ofte kaldes spiralgalakser.

Som et resultat kan galaksen være meget tættere på beskueren, end observatører troede. Dette kan betyde, at galaksen roterer meget hurtigere end rapporteret, hvilket tager en belastning af MOND.

Dr. Banick, hovedforfatter af det nye studie, sagde: "Vores simuleringer viser, at hældningen af ​​AGC 114905 kan være væsentligt mindre end rapporteret, hvilket betyder, at galaksen faktisk roterer meget hurtigere, end folk tror ifølge MOND-forventningerne." Dr. Hongsheng Zhao, fra School of Physics and Astronomy ved University of St. Andrews, sagde: "Den meget lave registrerede rotationshastighed for denne galakse er inkonsistent med både MOND og standardtilgangen til mørkt stof. Men kun MOND er i stand til at omgå denne modsigelse."

Den nye undersøgelse hævder også, at en lignende "falsk tilt"-effekt sandsynligvis ikke vil forekomme under Standard Dark Matter Approach, fordi galaksen er domineret af en glat mørk materie-halo. Stjernerne og gassen har ringe indflydelse på tyngdekraften, så skiven er ikke "selvgraviterende".

Det betyder, at den sandsynligvis vil fremstå meget rund, når den ses direkte, hvilket understøttes af simuleringer udført af en anden gruppe. Som følge heraf må den observerede ellipticitet skyldes en betydelig hældning mellem skiven og himlens planer. I dette tilfælde vil rotationshastigheden være meget lav, hvilket betyder, at der er lidt mørkt stof i galaksen. I denne opfattelse er det umuligt for en isoleret dværggalakse at have en så lille mængde mørkt stof i betragtning af hvor meget masse den har i form af stjerner og gas.

Pavlo Krupa, professor ved universitetet i Bonn og Charles University i Prag, sagde om den bredere kontekst af disse resultater: "Selvom MOND klarer sig godt i de udførte tests, forårsager standardtilgangen meget alvorlige problemer på alle skalaer, fra dværggalakser som AGC 114905 til de kosmologiske skalaer fundet af mange uafhængige grupper".

Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.

Læs også:

• Hubble og universets udvidelse: For 30 år siden begyndte rumteleskopet sin mission
• Menneskeheden har store planer om at udvinde mineraler i rummet, men der er mange "men"