Международная группа ученых, включая заведующую кафедрой астрономии Университета Кейс Вестерн Резерв Стейси Макго, опубликовала исследование, в котором утверждается, что идея, конкурирующая с популярной гипотезой о темной материи, более точно предсказывает галактическое явление, которое, по-видимому, бросает вызов классическим законам гравитации..
Это важно, говорят астрофизики, потому что это дополнительно подтверждает гипотезу, называемую модифицированной ньютоновской динамикой (МОНД) или «модифицированной гравитацией», как жизнеспособное объяснение космологической дилеммы: что галактики, по-видимому, противоречат длинному - принятые правила гравитации восходят к сэру Исааку Ньютону в конце 1600-х годов.
Загадка: в течение десятилетий мы измеряли большее гравитационное притяжение в космосе, чем мы думаем, что должны были иметь - что видимой или известной материи недостаточно, чтобы все это объяснить.
Итак, сторонники темной материи теоретизируют, что большая часть известной Вселенной на самом деле состоит из материала, который не взаимодействует со светом, что делает его невидимым и необнаружимым, но этот материал отвечает за большую часть гравитационного притяжения между галактиками. Это преобладающая теория уже почти 50 лет.
Теория МОНД, встречное объяснение, предложенное физиком Мордехаем Милгромом из Института Вейцмана (Израиль) в начале 1980-х годов, говорит, что это гравитационное притяжение существует, потому что законы гравитации слегка изменены.
Вместо того, чтобы приписывать избыточное гравитационное притяжение невидимой, необнаружимой темной материи, MOND предполагает, что гравитация при малых ускорениях сильнее, чем можно было бы предсказать с точки зрения чистого ньютоновского понимания.
Кроме того, МОНД сделал смелое предсказание: внутренние движения объекта в космосе должны зависеть не только от массы самого объекта, но и от гравитационного притяжения всех других масс во Вселенной, называемого " эффект внешнего поля" (ЭФЭ).
Милгром сказал, что результаты, если они будут надежно подтверждены, станут «дымящимся пистолетом, доказывающим, что галактики управляются модифицированной динамикой, а не подчиняются законам Ньютона и общей теории относительности».
150 галактик проверено на EFE
Макго и его сотрудники во главе с Кю-Хюн Че из Университета Седжон в Южной Корее говорят, что они обнаружили этот EFE в более чем 150 изученных галактиках.
Их выводы были недавно опубликованы в The Astrophysical Journal.
«Эффект внешнего поля является уникальным признаком MOND, который не возникает в гравитации Ньютона-Эйнштейна», - сказал Макгоу. «Это не имеет аналогии с темной материей в традиционной теории. Обнаружение этого эффекта - настоящая головная боль».
В команду из шести астрофизиков и астрономов входят ведущий автор Че и другие участники из Великобритании, Италии и США.
«Я работал в рамках гипотезы о существовании темной материи, поэтому этот результат меня очень удивил», - сказал Че. «Изначально я не хотел интерпретировать наши собственные результаты в пользу MOND. Но теперь я не могу отрицать тот факт, что результаты в их нынешнем виде явно поддерживают MOND, а не гипотезу о темной материи».
Анализ вращающихся галактик
В рамках своего исследования группа проанализировала 153 кривых вращения дисковых галактик. Галактики были выбраны из базы данных Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC), созданной другим сотрудником, Федерико Лелли, во время его постдокторских исследований в Case Western Reserve, McGaugh и соавтором Джеймсом Шомбертом из Орегонского университета.
Помимо Че, Макго, Лелли и Шомберта, авторами исследования были Пэнфей Ли из Case Western Reserve и Гарри Десмонд из Оксфордского университета.
Учёные заявили, что вывели ЭФЭ, наблюдая, что галактики в сильных внешних полях замедлялись (или демонстрировали убывающие кривые вращения) чаще, чем галактики в более слабых внешних полях - как и предсказывает только MOND.
Лелли сказал, что сначала он скептически отнесся к результатам, «потому что влияние внешнего поля на кривые вращения, как ожидается, будет очень незначительным. Мы потратили месяцы на проверку различных систематик. В конце концов стало ясно, что у нас есть реальная, твердое обнаружение."
Макго сказал, что скептицизм является частью научного процесса и понимает нежелание многих ученых рассматривать МОНД как возможность.
«Я пришел из того же места, что и члены сообщества темной материи», - сказал он. «Больно думать, что мы можем так ошибаться. Но Милгром предсказал это более 30 лет назад с помощью MOND. Ни одна другая теория не предсказывала наблюдаемое поведение».