Reînvierea teoriei controversate a gravitației alternative cu o nouă rotire în rotația galactică

Imagine radio cu hidrogen neutru din galaxia AGC 114905. Înclinarea sa este estimată printr-o elipsă neagră, care se potrivește cel mai bine datelor. Presupunând că galaxia este circulară când este privită frontal, aceasta înseamnă că are o înclinare moderată de 32 de grade. Cu toate acestea, noul studiu sugerează că o elipsă albastră cu o înclinație foarte scăzută ar putea fi într-adevăr adevărată – salvând astfel teoria MOND – dacă galaxia este intrinsec oarecum necirculară. Autorii demonstrează că acest lucru este posibil folosind o simulare MOND personalizată. Credit: Figura 7 din Mancera-Pina et al. 2022 (MNRAS, 512, 3230)

Un grup internațional de astronomi, condus de un fizician de la Universitatea St Andrews, a reînviat o teorie alternativă a gravitației.

Condusă de dr. Indranil Banik de la Universitatea din St Andrews, Școala de Fizică și Astronomie, cercetarea a relevat viteza de rotație mare așteptată a gazului în galaxie pitică În conformitate cu teoria dezmințită anterior cunoscută sub numele de Dinamica Milgromiană (MOND).

Un studiu anterior al vitezei de rotație a gazului în galaxia pitică AGC 114905 (Mancera Pena et al., 2022) a constatat că gazul se rotește foarte lent și, astfel, a susținut că teoria MOND este moartă.

Astfel de teorii sunt esențiale pentru înțelegerea universului nostru, deoarece, conform fizicii cunoscute, galaxiile se rotesc atât de repede încât trebuie să diverge unele de altele. MOND este o alternativă controversată la relativitatea generală, înțelegerea dominantă inspirată de Einstein a fenomenului gravitației. Cu toate acestea, relativitatea generală necesită materie întunecată pentru a ține galaxiile împreună, în timp ce MOND nu o face materie întunecată.

Deoarece materia întunecată nu a fost niciodată descoperită, în ciuda deceniilor de căutări extrem de sensibile, au fost prezentate diverse teorii pentru a explica ce leagă galaxiile între ele. Dezbaterea aprinsă asupra teoriei corecte. Viteza de rotație extrem de scăzută raportată în studiul Mancera Pina și colab. este contrar așteptărilor într-o lume guvernată de relativitatea generală cu cantități mari de materie întunecată.

Grupul Dr. Banek susține că viteza mare de rotație prezisă în teoria gravitațională a lui MOND este în concordanță cu observațiile în cazul înclinării. galaxie Exagerat.

Rotația stelelor și a gazelor în galaxiile îndepărtate nu poate fi măsurată direct. Numai componenta de-a lungul liniei de vedere este cunoscută prin măsurători spectroscopice precise. Dacă galaxia este văzută aproape frontal, ea va orbita în mare parte în planul cerului. Acest lucru ar putea să inducă în eroare observatorii să creadă că galaxia se rotește foarte lent, ceea ce i-ar cere să supraestimeze înclinarea dintre cilindru și avioanele cerului. Această înclinare a fost estimată din modul în care apare galaxia eliptică (vezi imaginea).

Noul studiu a explorat această problemă crucială folosind o simulare MOND detaliată a unei galaxii de disc similare AGC 114905 Realizat la Universitatea din Bonn de Srikanth Nagesh și la instigarea lui Pavel Kroupa, profesor la Universitatea din Bonn și Universitatea Charles din Praga. Simulările arată că poate părea oarecum eliptică chiar și atunci când este privită frontal. Acest lucru se datorează faptului că stelele și gazele din galaxie au gravitație și se pot trage într-o formă oarecum necirculară. Un proces similar face ca brațele spirale să apară în galaxiile disc, caracteristici atât de comune încât acestea sunt adesea numite galaxii spirale.

Ca rezultat, galaxia ar putea fi mai aproape de confruntare decât cred observatorii. Acest lucru ar putea însemna că galaxia se învârte mult mai repede decât a fost raportat, eliminând tensiunea cu MOND.

Dr. Banek, autorul principal al noului studiu, a declarat: „Simulările noastre arată că înclinarea AGC 114905 poate fi mult mai mică decât ceea ce a fost raportat, ceea ce înseamnă că galaxia se rotește, de fapt, mult mai repede decât cred oamenii, în linie. cu previziunile MOND.”

Dr. Hongsheng Zhao, de la Școala de Fizică și Astronomie a Universității din St Andrews, a declarat: „Viteza de rotație extrem de scăzută raportată a acestei galaxii este incompatibilă atât cu MOND, cât și cu abordarea standard a materiei întunecate. Dar numai MOND este capabil să depășească acest lucru. aparenta contradictie.”

Noul studiu mai susține că un efect similar de „pseudo-înclinare” este puțin probabil să apară în abordarea standard a materiei întunecate, deoarece galaxia este dominată de un halou neted de materie întunecată. Stelele și gazele contribuie minim la gravitație, așa că discul nu este „autogravitator”.

Aceasta înseamnă că ar părea probabil foarte circular dacă este privit frontal, așa cum este confirmat de simulările unui alt grup (Selwood și Sanders, 2022). Ca urmare, elipsoidul observat trebuie să se datoreze unei înclinări semnificative între nivelul discului și cel al cerului. Viteza de rotație va fi atunci foarte mică, ceea ce înseamnă că galaxia are foarte puțină materie întunecată. Nu este posibil în acest cadru ca o galaxie pitică izolată să conțină o cantitate mică de materie întunecată, având în vedere masa sa în stele și gaz.

Pavel Krupa, profesor la Universitatea din Bonn și Universitatea Charles din Praga, a spus despre contextul mai larg al acestor descoperiri: „În timp ce MOND funcționează bine în testele efectuate până în prezent, abordarea standard provoacă probleme foarte grave la toate scalele, de la pitic. galaxii precum AGC 114905 la scară cosmică, așa cum au descoperit multe echipe independente.”

Referință: „Înclinațiile exagerate ale galaxiilor discului Milgromian: cazul galaxiei ultra-largitoare AGC 114905” de Indranil Banik, Srikanth T Nagesh, Hosein Haghi, Pavel Kroupa, Hongsheng Zhao, 19 aprilie 2022, Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie.
DOI: 10.1093/mnras/stac1073