Nový pohľad na rotáciu galaxií zachraňuje kontroverznú teóriu gravitácie

Štúdia, ktorú viedol Dr Indranil Banik z Fakulty fyziky a astronómie v St Andrews, zistila vysokú predpokladanú rýchlosť rotácie plynu v trpasličej galaxii, čo je v súlade s predtým vyvrátenou teóriou známou ako Milgromian Dynamics (MOND). . Skoršia štúdia rýchlosti rotácie plynu v trpasličej galaxii AGC 114905 ukázala, že plyn rotuje veľmi pomaly a vyhlásila teóriu MOND za mŕtvu.

Takéto teórie sú potrebné na pochopenie nášho vesmíru, pretože podľa známej fyziky sa galaxie otáčajú tak rýchlo, že by sa mali rozbiť. MOND, kontroverzná alternatíva k prevládajúcej Všeobecná teória relativity – Einsteinom inšpirované chápanie gravitácie, ktorá vyžaduje temnú hmotu, aby udržala galaxie pohromade – nevyžaduje temnú hmotu. Keďže temná hmota nebola nikdy objavená, napriek desaťročiam usilovného hľadania, boli predložené rôzne teórie na vysvetlenie toho, čo drží galaxie pohromade, a zúrivo sa diskutuje o tom, ktorá z nich je tá správna. Veľmi nízka rýchlosť rotácie uvedená v štúdii Mancera Pina et al je v rozpore s predpoveďami pre vesmír riadený všeobecnou teóriou relativity s množstvom temnej hmoty.

Skupina Dr. Banika hovorí, že vysoká rýchlosť rotácie predpovedaná teóriou gravitácie MOND je v súlade s pozorovaniami, ak je sklon galaxie príliš vysoký.

Rotáciu hviezd a plynu vo vzdialených galaxiách nemožno merať priamo. Z presných spektroskopických meraní je známy len komponent pozdĺž zorného poľa. Ak sa na galaxiu pozriete takmer zoči-voči, bude sa väčšinou otáčať v rovine oblohy. To môže zviesť pozorovateľov, aby si mysleli, že galaxia sa v skutočnosti otáča veľmi pomaly, čo si vyžaduje, aby preceňovali sklon medzi diskom a rovinami oblohy. Tento spôsob odhadu, aká eliptická sa zdá byť galaxia.

Nová štúdia skúmala túto dôležitú otázku pomocou podrobných simulácií MOND diskovej galaxie podobnej ako AGC 114905, ktorú na Univerzite v Bonne vykonali Srikanth Nagesh a Pavel Krupa, profesor na Univerzite v Bonne a Karlovej univerzite v Prahe. Simulácie ukazujú, že môže vyzerať trochu elipticky, aj keď sa pozeráte dopredu. Je to preto, že hviezdy a plyn v galaxii majú gravitáciu a môžu byť vtiahnuté do trochu nekruhového tvaru. Podobný proces spôsobuje špirálové ramená v diskových galaxiách, ktoré sú také bežné, že sa často nazývajú špirálové galaxie.

V dôsledku toho môže byť galaxia oveľa bližšie k divákovi, ako si pozorovatelia mysleli. To by mohlo znamenať, že galaxia rotuje oveľa rýchlejšie, ako sa uvádza, a tým zaťažuje MOND.

Dr. Banick, hlavný autor novej štúdie, povedal: "Naše simulácie ukazujú, že sklon AGC 114905 môže byť podstatne menší, ako sa uvádza, čo znamená, že galaxia sa v skutočnosti otáča oveľa rýchlejšie, než si ľudia myslia podľa očakávaní MOND." Doktor Hongsheng Zhao z Fakulty fyziky a astronómie na University of St Andrews povedal: „Veľmi nízka zaznamenaná rýchlosť rotácie tejto galaxie nie je v súlade s MOND ani so štandardným prístupom k temnej hmote. Ale iba MOND je schopný obísť tento rozpor.“

Nová štúdia tiež tvrdí, že podobný efekt „falošného naklonenia“ sa pravdepodobne nevyskytne pri štandardnom prístupe tmavej hmoty, pretože galaxii dominuje hladké halo tmavej hmoty. Hviezdy a plyn majú malý vplyv na gravitáciu, takže disk nie je „samogravitačný“.

To znamená, že pri priamom pohľade bude pravdepodobne vyzerať veľmi okrúhle, čo je podporené simuláciami vykonanými inou skupinou. V dôsledku toho musí byť pozorovaná elipticita spôsobená výrazným sklonom medzi diskom a rovinami oblohy. V tomto prípade bude rýchlosť rotácie veľmi nízka, čo znamená, že v galaxii je málo tmavej hmoty. Z tohto pohľadu je nemožné, aby izolovaná trpasličia galaxia mala také malé množstvo tmavej hmoty, vzhľadom na to, koľko hmoty má vo forme hviezd a plynu.

Pavlo Krupa, profesor na Univerzite v Bonne a Karlovej univerzite v Prahe, o širšom kontexte týchto výsledkov povedal: „Aj keď MOND funguje dobre v vykonaných testoch, štandardný prístup spôsobuje veľmi vážne problémy na všetkých úrovniach, od trpasličích galaxií. ako AGC 114905 na kozmologické škály nájdené mnohými nezávislými skupinami“.

Môžete pomôcť Ukrajine v boji proti ruským útočníkom. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je darovať finančné prostriedky Ozbrojeným silám Ukrajiny prostredníctvom Zachrániť život alebo cez oficiálnu stránku NBU.

Prečítajte si tiež:

• Hubbleov teleskop a expanzia vesmíru: Pred 30 rokmi začal vesmírny teleskop svoju misiu
• Ľudstvo má veľké plány na ťažbu nerastov vo vesmíre, no existuje veľa „ale“