Физики выдвинули альтернативную теорию гравитации

В темных глубинах космоса наши модели Вселенной становятся беспорядочными. Новое исследование, в котором рассматривается ультрадиффузная карликовая галактика AGC 114905, возродило спорную теорию (или, точнее, гипотезу) гравитации и дало нам больше вопросов, чем ответов, о том, что заставляет наши галактики двигаться.

Все начинается с темной материи - или, в данном случае, без темной материи. Хотя большинство космологов согласны с тем, что существует нечто под названием "темная материя", заставляющее спиральные галактики вращаться быстрее, чем они должны, даже темная материя не отвечает на все вопросы, которые нам нужны.

Поэтому неплохо рассмотреть некоторые альтернативные варианты. На тот случай, если мы так и не сможем найти эту материю.

Одна из альтернативных гипотез о темной материи называется модифицированной ньютоновской динамикой (MOND) или системой динамики Милгрома. Эта гипотеза, впервые опубликованная в 1983 году физиком Мордехаем Милгромом, предполагает, что нам не нужна темная материя, чтобы заполнить гравитационные пробелы во Вселенной, если мы рассчитаем гравитационные силы, испытываемые звездами во внешних галактических регионах, не так, как предполагают ньютоновские законы.

Чтобы проверить эту идею, которая предполагает работу с пропорциональностью радиуса звезды или центростремительным ускорением, нам нужно посмотреть на скорости галактик - особенно таких странных, как ультрадиффузные галактики.

Эти очень слабые, "гадкие утята" мира галактик имеют привычку вести себя не так, как должна вести себя галактика. Например, некоторые ультрадиффузные галактики, похоже, почти полностью состоят из темной материи, в то время как другие почти полностью лишены темной материи.

Именно здесь находится AGC 114905. Эта ультрадиффузная карликовая галактика, расположенная на расстоянии около 250 миллионов световых лет от нас, недавно была подробно рассмотрена в работе, опубликованной в 2021 году, в которой изучалась скорость ее вращения.

Но эта команда обнаружила, что вращение галактики чрезвычайно медленное - настолько медленное, что для подтверждения моделей не только не нужна темная материя, но и кривая вращения галактики ставит под большое сомнение систему MOND. Она не вписывается ни в одну из гипотез. 

"Очень низкая зарегистрированная скорость вращения этой галактики не согласуется ни с MOND, ни со стандартным подходом с темной материей", - говорит физик Университета Сент-Эндрюс и один из исследователей новой работы Хонгшенг Чжао.

"Но только MOND может обойти это кажущееся противоречие".

Новая статья "развенчала" выводы 2021 года, предположив, что дело не в МОНД, а в наклоне самой галактики.

Когда мы смотрим на галактики, находящиеся далеко в глубинах космоса, иногда бывает трудно определить, какой угол мы видим. Первоначально группа исследователей обнаружила, что AGC 114905 выглядит эллиптической, предполагая, что мы смотрим на галактику под углом.

Но, используя моделирование, исследователи теперь предполагают, что галактика может выглядеть эллиптической даже тогда, когда она обращена к нам прямо. Изменение угла наклона галактики к нам также изменит скорость вращения галактики, в результате чего все математические выкладки MOND все-таки сходятся.

"Наше моделирование показывает, что наклон AGC 114905 может быть значительно меньше, чем сообщается, что означает, что галактика на самом деле вращается гораздо быстрее, чем люди думают, в соответствии с ожиданиями MOND", - говорит ведущий автор новой работы, физик Индранил Баник, также из Университета Сент-Эндрюса.

Но этот вопрос все еще остается открытым. Мы не знаем, будет ли эта новая работа или работа 2021 года признана победителем - или, по крайней мере, наиболее правильной.

Тем временем, если этот новый результат подтвердится, то, похоже, что система MOND может прожить еще один день. Каким бы диким ни был MOND, темная материя все еще неуловима, и на многие другие вопросы еще предстоит ответить, нам нужны все возможные варианты.

Исследование было опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.