Một cái nhìn mới về chuyển động quay của các thiên hà giúp tiết kiệm lý thuyết gây tranh cãi về lực hấp dẫn

Nghiên cứu do Tiến sĩ Indranil Banik từ Trường Vật lý và Thiên văn học tại St Andrews dẫn đầu, đã phát hiện ra tốc độ quay dự đoán cao của khí trong thiên hà lùn, phù hợp với một lý thuyết bị bác bỏ trước đây được gọi là Milgromian Dynamics (MOND) . Một nghiên cứu trước đó về tốc độ quay của chất khí trong thiên hà lùn AGC 114905 cho thấy chất khí quay rất chậm và tuyên bố lý thuyết MOND đã chết.

Những lý thuyết như vậy là cần thiết để hiểu vũ trụ của chúng ta bởi vì, theo vật lý đã biết, các thiên hà đang quay rất nhanh đến mức chúng nên bị thổi bay. MOND, một giải pháp thay thế gây tranh cãi cho một trong những hiện hành Thuyết tương đối rộng - sự hiểu biết lấy cảm hứng từ Einstein về lực hấp dẫn, thứ đòi hỏi vật chất tối để giữ các thiên hà lại với nhau - không cần vật chất tối. Vì vật chất tối chưa bao giờ được phát hiện, bất chấp nhiều thập kỷ tìm kiếm miệt mài, nhiều giả thuyết khác nhau đã được đưa ra để giải thích điều gì giữ các thiên hà lại với nhau, và tranh luận gay gắt xem cái nào đúng. Tỷ lệ quay rất thấp được báo cáo trong nghiên cứu của Mancera Pina và cộng sự là không phù hợp với các dự đoán về một vũ trụ được điều hành bởi Thuyết tương đối rộng với lượng vật chất tối dồi dào.

Nhóm của Tiến sĩ Banik nói rằng tốc độ quay cao mà lý thuyết MOND dự đoán là phù hợp với các quan sát nếu độ nghiêng của thiên hà quá cao.

Sự quay của các ngôi sao và khí trong các thiên hà xa xôi không thể được đo trực tiếp. Chỉ có thành phần dọc theo đường ngắm mới được biết từ các phép đo quang phổ chính xác. Nếu bạn nhìn thiên hà gần như trực diện, nó sẽ chủ yếu quay trong mặt phẳng của bầu trời. Điều này có thể đánh lừa các nhà quan sát nghĩ rằng thiên hà thực sự đang quay rất chậm, đòi hỏi họ phải đánh giá quá cao độ nghiêng giữa đĩa và các mặt phẳng của bầu trời. Cách này để ước tính xem một thiên hà có hình elip như thế nào.

Nghiên cứu mới đã khám phá câu hỏi quan trọng này bằng cách sử dụng mô phỏng MOND chi tiết của một thiên hà đĩa tương tự như AGC 114905, được thực hiện tại Đại học Bonn bởi Srikanth Nagesh và Pavel Krupa, giáo sư tại Đại học Bonn và Đại học Charles ở Praha. Các mô phỏng cho thấy nó có thể trông giống hình elip, ngay cả khi nhìn về phía trước. Điều này là do các ngôi sao và khí trong thiên hà có lực hấp dẫn và có thể bị kéo thành một hình dạng hơi không tròn. Một quá trình tương tự gây ra các nhánh xoắn ốc trong các thiên hà đĩa, chúng phổ biến đến mức chúng thường được gọi là các thiên hà xoắn ốc.

Kết quả là, thiên hà có thể gần với người xem hơn nhiều so với những gì người quan sát nghĩ. Điều này có thể có nghĩa là thiên hà đang quay nhanh hơn nhiều so với báo cáo, giảm tải MOND.

Tiến sĩ Banick, tác giả chính của nghiên cứu mới, cho biết: "Các mô phỏng của chúng tôi cho thấy độ nghiêng của AGC 114905 có thể nhỏ hơn đáng kể so với báo cáo, có nghĩa là thiên hà thực sự đang quay nhanh hơn nhiều so với mọi người nghĩ theo kỳ vọng của MOND." Tiến sĩ Hongsheng Zhao, từ Trường Vật lý và Thiên văn tại Đại học St Andrews, cho biết: “Tốc độ quay rất thấp được ghi nhận của thiên hà này không phù hợp với cả MOND và cách tiếp cận tiêu chuẩn đối với vật chất tối. Nhưng chỉ có MOND mới có thể vượt qua mâu thuẫn này. "

Nghiên cứu mới cũng cho rằng hiệu ứng "nghiêng giả" tương tự khó có thể xảy ra trong Phương pháp Tiếp cận Vật chất Tối Tiêu chuẩn vì thiên hà bị chi phối bởi một quầng vật chất tối mịn. Các ngôi sao và khí ít ảnh hưởng đến lực hấp dẫn, vì vậy đĩa không có khả năng "tự hấp dẫn".

Điều này có nghĩa là nó có thể sẽ xuất hiện rất tròn khi nhìn trực tiếp, điều này được hỗ trợ bởi các mô phỏng do một nhóm khác thực hiện. Kết quả là, hình elip quan sát được phải do độ nghiêng đáng kể giữa đĩa và các mặt phẳng của bầu trời. Trong trường hợp này, tốc độ quay sẽ rất thấp, có nghĩa là có rất ít vật chất tối trong thiên hà. Theo quan điểm này, không thể có một thiên hà lùn cô lập lại có một lượng vật chất tối nhỏ như vậy, cho dù nó có khối lượng bao nhiêu ở dạng sao và khí.

Pavlo Krupa, giáo sư tại Đại học Bonn và Đại học Charles ở Praha, nói về bối cảnh rộng hơn của những kết quả này: "Mặc dù MOND thực hiện tốt trong các thử nghiệm được thực hiện, phương pháp tiếp cận tiêu chuẩn gây ra những vấn đề rất nghiêm trọng trên mọi quy mô, từ các thiên hà lùn như AGC 114905 đến các thang đo vũ trụ do nhiều nhóm độc lập tìm thấy ".

Bạn có thể giúp Ukraine chiến đấu chống lại những kẻ xâm lược Nga. Cách tốt nhất để làm điều này là quyên góp quỹ cho Các lực lượng vũ trang của Ukraine thông qua Cuộc sống tiết kiệm hoặc thông qua trang chính thức NBU.

Đọc thêm:

• Hubble và sự giãn nở của vũ trụ: 30 năm trước, kính viễn vọng không gian bắt đầu sứ mệnh của mình
• Nhân loại có những kế hoạch lớn để khai thác khoáng sản trong không gian, nhưng có rất nhiều "buts"