Възраждане на противоречивата алтернативна теория на гравитацията с ново завъртане в галактическото завъртане

Радиоизображение на неутрален водороден газ в галактиката AGC 114905. Наклонът му се оценява чрез черна елипса, която най-добре отговаря на данните. Ако приемем, че галактиката е кръгла, когато се гледа челно, това означава, че има умерен наклон от 32 градуса. Новото изследване обаче предполага, че синя елипса с много нисък наклон наистина може да е вярна – като по този начин се спасява теорията на MOND – ако галактиката по същество е донякъде некръгла. Авторите демонстрират, че това е възможно с помощта на персонализирана симулация на MOND. Кредит: Фигура 7 от Mancera-Pina et al. 2022 г. (MNRAS, 512, 3230)

Международна група астрономи, водена от физик от университета в Сейнт Андрюс, възроди алтернативна теория на гравитацията.

Водено от д-р Индранил Баник от Училището по физика и астрономия на Университета Сейнт Андрюс, изследването разкри високата очаквана скорост на въртене на газа в галактика джудже В съответствие с по-рано развенчаната теория, известна като Milgromian Dynamics (MOND).

Предишно изследване на скоростта на въртене на газа в галактиката джудже AGC 114905 (Мансера Пена и др., 2022 г) установи, че газът се върти много бавно и по този начин твърди, че теорията на MOND е мъртва.

Такива теории са от съществено значение за разбирането на нашата вселена, тъй като според известната физика галактиките се въртят толкова бързо, че трябва да се разминават една от друга. MOND е противоречива алтернатива на общата теория на относителността, доминиращото, вдъхновено от Айнщайн разбиране за феномена на гравитацията. Общата теория на относителността обаче изисква тъмната материя да държи галактиките заедно, докато MOND не го прави тъмна материя.

Тъй като тъмната материя никога не е била открита въпреки десетилетия на изключително чувствителни търсения, бяха предложени различни теории, за да обяснят какво свързва галактиките. Бушуват дебати относно правилната теория. Изключително ниската скорост на въртене, докладвана в проучването на Mancera Pina et al, противоречи на очакванията в свят, управляван от общата теория на относителността с големи количества тъмна материя.

Групата на д-р Банек твърди, че високата скорост на въртене, предвидена в гравитационната теория на MOND, е в съответствие с наблюденията при наклон галактика Преувеличено.

Въртенето на звездите и газа в далечни галактики не може да бъде измерено директно. Чрез прецизни спектроскопски измервания се познава само компонентът по линията на видимост. Ако галактиката се види почти челно, тя ще орбитира предимно в равнината на небето. Това може да подведе наблюдателите да мислят, че галактиката се върти много бавно, което би наложило от тях да надценят наклона между цилиндъра и небесните равнини. Този наклон е оценен от начина, по който изглежда елиптичната галактика (вижте изображението).

Новото проучване изследва този важен проблем, използвайки подробна MOND симулация на подобна дискова галактика AGC 114905 Направено в Бонския университет от Шрикант Нагеш и по инициатива на Павел Крупа, професор в университета в Бон и Карловия университет в Прага. Симулациите показват, че може да изглежда донякъде елипсовидна, дори когато се гледа челно. Това е така, защото звездите и газовете в галактиката имат гравитация и могат да се изтеглят в донякъде некръгла форма. Подобен процес причинява появата на спирални рамена в дисковите галактики, характеристики, толкова често срещани, че често се наричат ​​спирални галактики.

В резултат на това галактиката може да бъде по-близо до конфронтацията, отколкото смятат наблюдателите. Това може да означава, че галактиката се върти много по-бързо, отколкото се съобщава, премахвайки напрежението с MOND.

Д-р Банек, водещ автор на новото изследване, каза: „Нашите симулации показват, че наклонът на AGC 114905 може да е много по-нисък от това, което е докладвано, което означава, че галактиката всъщност се върти много по-бързо, отколкото хората мислят, в съответствие с прогнози за MOND.“

Д-р Хонгшен Джао от Училището по физика и астрономия на Университета на Сейнт Андрюс каза: „Отчитаната изключително ниска скорост на въртене на тази галактика е несъвместима както с MOND, така и със стандартния подход с тъмната материя. Но само Mond е в състояние да преодолее това очевидно противоречие.“

Новото проучване също така твърди, че подобен ефект на „псевдо-наклон“ е малко вероятно да се появи в стандартния подход на тъмната материя, тъй като галактиката е доминирана от гладък ореол на тъмна материя. Звездите и газовете допринасят минимално за гравитацията, така че дискът не е „самогравитиращ“.

Това означава, че вероятно ще изглежда много кръгло, ако се гледа директно, както се потвърждава от симулации от друга група (Селууд и Сандърс, 2022 г). В резултат на това наблюдаваният елипсоид трябва да се дължи на значителен наклон между нивата на диска и небето. Скоростта на въртене тогава ще бъде много малка, което означава, че галактиката има много малко тъмна материя. Не е възможно в тази обстановка изолирана галактика джудже да съдържа малко количество тъмна материя, като се има предвид нейната маса в звезди и газ.

Павел Крупа, професор в Университета в Бон и Карловия университет в Прага, каза за по-широкия контекст на тези открития: „Докато MOND работи добре в тестовете, извършени до момента, стандартният подход причинява много сериозни проблеми във всички мащаби, вариращи от джудже галактики като AGC 114905 до космически мащаби, както е открито от много независими екипи.

Справка: „Преувеличените наклонности на галактиките на Milgromian Disc: Случаят на свръхразширящата се галактика AGC 114905“ От Индранил Баник, Srikanth T Nagesh, Hosein Haghi, Pavel Kroupa, Hongsheng Zhao, 19 април 2022 г., Месечни известия на Кралското астрономическо дружество.
DOI: 10.1093/mnras/stac1073