Uusi näkemys galaksien pyörimisestä pelastaa kiistanalaisen painovoimateorian

Tohtori Indranil Banikin St Andrewsin fysiikan ja tähtitieteen koulusta johtamassa tutkimuksessa havaittiin korkea ennustettu kaasun kiertonopeus kääpiögalaksissa, mikä on yhdenmukainen aiemmin kumotun teorian kanssa, joka tunnetaan nimellä Milgromian Dynamics (MOND). . Aikaisempi tutkimus kaasun pyörimisnopeudesta kääpiögalaksissa AGC 114905 osoitti, että kaasu pyörii hyvin hitaasti ja julisti MOND-teorian kuolleeksi.

Tällaiset teoriat ovat välttämättömiä universumimme ymmärtämiseksi, koska tunnetun fysiikan mukaan galaksit pyörivät niin nopeasti, että ne pitäisi räjäyttää. MOND, kiistanalainen vaihtoehto vallitsevalle Yleinen suhteellisuusteoria – Einsteinin inspiroima ymmärrys painovoimasta, joka vaatii pimeää ainetta pitämään galakseja yhdessä – ei vaadi pimeää ainetta. Koska pimeää ainetta ei ole koskaan löydetty, vuosikymmeniä kestäneistä huolellisista etsinnöistä huolimatta on esitetty erilaisia ​​teorioita selittämään, mikä pitää galakseja koossa, ja kiistellään siitä, mikä niistä on oikea. Mancera Pinan ym. tutkimuksessa raportoima erittäin alhainen pyörimisnopeus on ristiriidassa yleisen suhteellisuusteorian hallitseman universumin ennusteiden kanssa, jossa on runsaasti pimeää ainetta.

Tohtori Banikin ryhmä sanoo, että MOND-painovoimateorian ennustama korkea pyörimisnopeus on yhdenmukainen havaintojen kanssa, jos galaksin kaltevuus on liian suuri.

Tähtien ja kaasun pyörimistä kaukaisissa galakseissa ei voida mitata suoraan. Tarkoista spektroskooppisista mittauksista tiedetään vain näkölinjan varrella oleva komponentti. Jos katsot galaksia melkein kasvotusten, se pyörii enimmäkseen taivaan tasossa. Tämä voi johtaa tarkkailijat harhaan ajattelemaan, että galaksi todella pyörii hyvin hitaasti, mikä vaatii heidän yliarvioimaan kiekon ja taivaan tasojen välisen kaltevuuden. Tämä tapa arvioida, kuinka elliptiseltä galaksi näyttää.

Uusi tutkimus tutki tätä tärkeää kysymystä käyttämällä yksityiskohtaisia ​​MOND-simulaatioita levygalaksista, joka on samanlainen kuin AGC 114905. Srikanth Nagesh ja Pavel Krupa, professori Bonnin yliopistosta ja Prahan Kaarlen yliopistosta suorittivat Bonnin yliopistossa. Simulaatiot osoittavat, että se voi näyttää jokseenkin ellipsiseltä, vaikka sitä katsotaan eteenpäin. Tämä johtuu siitä, että galaksin tähdillä ja kaasulla on painovoima, ja ne voidaan vetää jonkin verran ei-ympyrän muotoon. Samanlainen prosessi aiheuttaa kiekkogalakseissa spiraalivarsia, jotka ovat niin yleisiä, että niitä kutsutaan usein spiraaligalakseiksi.

Tämän seurauksena galaksi voi olla paljon lähempänä katsojaa kuin tarkkailijat uskovat. Tämä voi tarkoittaa, että galaksi pyörii paljon nopeammin kuin raportoitu, mikä vie kuorman MONDista.

Tohtori Banick, uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja, sanoi: "Simulaatiomme osoittavat, että AGC 114905:n kallistus saattaa olla huomattavasti raportoitua pienempi, mikä tarkoittaa, että galaksi itse asiassa pyörii paljon nopeammin kuin ihmiset ajattelevat MOND:n odotusten mukaan." Tohtori Hongsheng Zhao, St Andrewsin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen koulusta, sanoi: "Tämän galaksin erittäin alhainen kiertonopeus on ristiriidassa sekä MOND:n että pimeän aineen standardilähestymistavan kanssa. Mutta vain MOND pystyy ohittamaan tämän ristiriidan."

Uusi tutkimus väittää myös, että samanlaista "false tilt" -ilmiötä ei todennäköisesti esiinny Standard Dark Matter Approach -menetelmässä, koska galaksia hallitsee tasainen pimeän aineen halo. Tähdillä ja kaasulla on vain vähän vaikutusta painovoimaan, joten kiekko ei "gravitoi itsestään".

Tämä tarkoittaa, että se näyttää todennäköisesti hyvin pyöreältä suoraan katsottuna, mitä tukevat toisen ryhmän suorittamat simulaatiot. Tämän seurauksena havaitun elliptisyyden täytyy johtua levyn ja taivaan tasojen välisestä merkittävästä kallistuksesta. Tässä tapauksessa pyörimisnopeus on hyvin alhainen, mikä tarkoittaa, että galaksissa on vähän pimeää ainetta. Tässä näkemyksessä on mahdotonta, että eristetyllä kääpiögalaksilla olisi niin pieni määrä pimeää ainetta, kun otetaan huomioon, kuinka paljon massaa sillä on tähtien ja kaasun muodossa.

Bonnin yliopiston ja Prahan Kaarlen yliopiston professori Pavlo Krupa sanoi näiden tulosten laajemmasta kontekstista: "Vaikka MOND toimii hyvin tehdyissä testeissä, standardilähestymistapa aiheuttaa erittäin vakavia ongelmia kaikissa mittakaavassa kääpiögalakseista alkaen. kuten AGC 114905 monien riippumattomien ryhmien löytämiin kosmologisiin mittakaaviin."

Voit auttaa Ukrainaa taistelemaan venäläisiä hyökkääjiä vastaan. Paras tapa tehdä tämä on lahjoittaa varoja Ukrainan asevoimille Pelasta elämä tai virallisen sivun kautta NBU.

Lue myös:

• Hubble ja maailmankaikkeuden laajeneminen: 30 vuotta sitten avaruusteleskooppi aloitti tehtävänsä
• Ihmiskunnalla on suuria suunnitelmia mineraalien louhinnaksi avaruudessa, mutta siellä on monia "mutta"