Новий погляд на обертання галактик рятує суперечливу теорію гравітації

Дослідження, очолюване доктором Індранілом Баніком зі Школи фізики та астрономії в Сент-Ендрюсі, виявило високу передбачену швидкість обертання газу в карликовій галактиці, що узгоджується з раніше спростованою теорією, відомою як Мілгроміанська динаміка (Milgromian Dynamics – MOND). Раніше дослідження швидкості обертання газу в карликовій галактиці AGC 114905 показало, що газ обертається дуже повільно, і заявило, що теорія MOND мертва.

Такі теорії необхідні для розуміння нашого Всесвіту, тому що, згідно з відомою фізикою, галактики обертаються так швидко, що мають розлетітися. MOND, спірна альтернатива переважаючої Загальної теорії відносності – натхнене Ейнштейном розуміння явища гравітації, яке вимагає темної матерії, щоб утримувати галактики разом – не потребує темної матерії. Оскільки темна матерія так і не була виявлена, попри десятиліття дуже кропітких пошуків, були висунуті різні теорії, які пояснюють, що утримує галактики разом, і вирують суперечки про те, яка з них вірна. Дуже низька швидкість обертання, про яку повідомляється в дослідженні Mancera Pina et al, не узгоджується з передбаченнями у Всесвіті, що керується Загальною теорією відносності з великою кількістю темної матерії.

Група доктора Баніка стверджує, що висока передбачена швидкість обертання теорії гравітації MOND узгоджується зі спостереженнями, якщо нахил галактики завищений.

Обертання зірок і газу в далеких галактиках неможливо виміряти безпосередньо. Тільки компонент вздовж променя зору відомий із точних спектроскопічних вимірів. Якщо дивитися на галактику майже віч-на-віч, то вона в основному обертатиметься в площині неба. Це може ввести спостерігачів в оману, змусивши їх думати, що галактика насправді обертається дуже повільно, що вимагатиме від них переоцінки нахилу між диском та площинами неба. Цей спосіб оцінення за тим, наскільки еліптичною виглядає галактика.

У новому дослідженні це важливе питання вивчалося з використанням докладних симуляцій MOND дискової галактики, подібної до AGC 114905, зроблених у Боннському університеті Срікантом Нагешем та Павлом Крупою, професором Боннського університету та Карлового університету в Празі. Моделювання показує, що вона може здаватися дещо еліптичною, навіть якщо дивитися на неї обличчям уперед. Це відбувається тому, що зірки і газ у галактиці мають гравітацію і можуть витягуватися в дещо некруглу форму. Аналогічний процес викликає спіральні рукави в дискових галактиках, які настільки поширені, що часто називаються спіральними галактиками.

В результаті галактика може бути набагато ближчою до глядача, ніж думали спостерігачі. Це може означати, що галактика обертається набагато швидше ніж повідомляється, що знімає навантаження з MOND.

Доктор Банік, провідний автор нового дослідження, сказав: «Наші симуляції показують, що нахил AGC 114905 може бути значно меншим, ніж повідомляється, що означає, що галактика насправді обертається набагато швидше, ніж думають люди відповідно до очікувань MOND». Доктор Хуншен Чжао зі Школи фізики та астрономії Сент-Ендрюського університету сказав: «Дуже низька зареєстрована швидкість обертання цієї галактики несумісна як з MOND, так і зі стандартним підходом до темної матерії. Але тільки MOND здатна обійти це протиріччя».

У новому дослідженні також стверджується, що подібний ефект «хибного нахилу» навряд чи виникне за Стандартного підходу до темної матерії, тому що в галактиці переважає гладке гало темної матерії. Зірки та газ мало впливають на гравітацію, тому диск не є «самогравітуючим».

Це означає, що він, ймовірно, виглядатиме дуже круглим, якщо дивитися прямо, що підтверджується моделюванням, проведеним іншою групою. В результаті спостережувана еліптичність повинна бути обумовлена ​​значним нахилом між диском і площинами неба. В цьому випадку швидкість обертання буде дуже мала, а це означає, що в галактиці мало темної матерії. З цього погляду неможливо, щоб ізольована карликова галактика мала таку невелику кількість темної матерії, враховуючи, скільки маси вона має у вигляді зірок та газу.

Павло Крупа, професор університету Бонна і Карлового університету в Празі, сказав про ширший контекст цих результатів: «Хоча MOND добре працює в проведених тестах Стандартний підхід викликає дуже серйозні проблеми у всіх масштабах, починаючи від карликових галактик як AGC 114905, до космологічних масштабів, знайдених багатьма незалежними групами».

Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.

Читайте також:

• Габбл і розширення Всесвіту: 30 років тому космічний телескоп почав свою мiсiю
• Людство має великі плани з видобутку корисних копалин у космосі, але є багато «але»