Een nieuwe kijk op de rotatie van sterrenstelsels redt de controversiële zwaartekrachttheorie

De studie, geleid door dr. Indranil Banik van de School of Physics and Astronomy in St. Andrews, heeft een hoge voorspelde rotatiesnelheid van het gas in het dwergstelsel gevonden, wat consistent is met een eerder weerlegde theorie die bekend staat als Milgromian Dynamics (MOND). . Een eerder onderzoek naar de rotatiesnelheid van het gas in het dwergstelsel AGC 114905 toonde aan dat het gas heel langzaam roteert en verklaarde de MOND-theorie dood.

Dergelijke theorieën zijn nodig om ons universum te begrijpen, omdat volgens de bekende fysica sterrenstelsels zo snel ronddraaien dat ze uit elkaar zouden moeten worden geblazen. MOND, een controversieel alternatief voor het heersende alternatief Algemene relativiteitstheorie - het door Einstein geïnspireerde begrip van zwaartekracht, dat donkere materie nodig heeft om sterrenstelsels bij elkaar te houden - vereist geen donkere materie. Aangezien donkere materie nooit is ontdekt, ondanks tientallen jaren van nauwgezette zoektochten, zijn er verschillende theorieën naar voren gebracht om uit te leggen wat sterrenstelsels bij elkaar houdt, en het debat woedt over welke juist is. De zeer lage rotatiesnelheid die in de studie van Mancera Pina et al wordt gerapporteerd, is niet in overeenstemming met voorspellingen voor een universum dat wordt beheerst door de algemene relativiteitstheorie met een overvloed aan donkere materie.

De groep van Dr. Banik zegt dat de hoge rotatiesnelheid die wordt voorspeld door de MOND-theorie van de zwaartekracht consistent is met waarnemingen als de helling van de melkweg te hoog is.

De rotatie van sterren en gas in verre sterrenstelsels kan niet rechtstreeks worden gemeten. Alleen de component langs de zichtlijn is bekend uit nauwkeurige spectroscopische metingen. Als je het sterrenstelsel bijna van aangezicht tot aangezicht bekijkt, zal het grotendeels in het luchtvlak draaien. Dit kan waarnemers misleiden door te denken dat het sterrenstelsel eigenlijk heel langzaam draait, waardoor ze de helling tussen de schijf en de vlakken van de hemel moeten overschatten. Deze manier om te schatten hoe elliptisch een sterrenstelsel lijkt te zijn.

De nieuwe studie onderzocht deze belangrijke vraag met behulp van gedetailleerde MOND-simulaties van een schijfstelsel vergelijkbaar met AGC 114905, uitgevoerd aan de Universiteit van Bonn door Srikanth Nagesh en Pavel Krupa, professor aan de Universiteit van Bonn en de Charles Universiteit in Praag. Simulaties laten zien dat het enigszins elliptisch kan lijken, zelfs als het naar voren wordt bekeken. Dit komt omdat de sterren en het gas in de melkweg zwaartekracht hebben en in een enigszins niet-cirkelvormige vorm kunnen worden getrokken. Een soortgelijk proces veroorzaakt spiraalarmen in schijfstelsels, die zo gewoon zijn dat ze vaak spiraalstelsels worden genoemd.

Als gevolg hiervan kan het sterrenstelsel veel dichter bij de kijker staan ​​dan waarnemers dachten. Dit zou kunnen betekenen dat het sterrenstelsel veel sneller draait dan gerapporteerd, waardoor MOND minder belast wordt.

Dr. Banick, hoofdauteur van de nieuwe studie, zei: "Onze simulaties laten zien dat de kanteling van AGC 114905 mogelijk aanzienlijk kleiner is dan gerapporteerd, wat betekent dat de melkweg in feite veel sneller roteert dan mensen denken volgens de MOND-verwachtingen." Dr. Hongsheng Zhao, van de School of Physics and Astronomy aan de Universiteit van St. Andrews, zei: "De zeer lage geregistreerde rotatiesnelheid van dit sterrenstelsel is niet in overeenstemming met zowel MOND als de standaardbenadering van donkere materie. Maar alleen MOND kan deze tegenstrijdigheid omzeilen."

De nieuwe studie stelt ook dat het onwaarschijnlijk is dat een soortgelijk "false tilt"-effect zal optreden onder de Standard Dark Matter Approach, omdat de melkweg wordt gedomineerd door een gladde halo van donkere materie. De sterren en het gas hebben weinig invloed op de zwaartekracht, dus de schijf is niet "zelfaantrekkend".

Dit betekent dat het waarschijnlijk erg rond zal lijken als het rechtstreeks wordt bekeken, wat wordt ondersteund door simulaties die door een andere groep zijn uitgevoerd. Als gevolg hiervan moet de waargenomen ellipticiteit het gevolg zijn van een aanzienlijke kanteling tussen de schijf en de vlakken van de hemel. In dit geval zal de rotatiesnelheid erg laag zijn, wat betekent dat er weinig donkere materie in het sterrenstelsel is. In deze visie is het onmogelijk voor een geïsoleerd dwergstelsel om zo'n kleine hoeveelheid donkere materie te hebben, gezien de massa die het heeft in de vorm van sterren en gas.

Pavlo Krupa, een professor aan de Universiteit van Bonn en de Charles Universiteit in Praag, zei over de bredere context van deze resultaten: "Hoewel MOND goed presteert in de uitgevoerde tests, veroorzaakt de standaardbenadering zeer ernstige problemen op alle schalen, van dwergstelsels zoals AGC 114905 naar de kosmologische schalen gevonden door vele onafhankelijke groepen".

U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.

Lees ook:

• Hubble en de uitdijing van het heelal: 30 jaar geleden begon de ruimtetelescoop aan zijn missie
• De mensheid heeft grote plannen om mineralen in de ruimte te ontginnen, maar er zijn veel "maars"