Новий погляд на обертання галактик рятує суперечливу теорію гравітації

Нове дослідження розкрило високу швидкість обертання газу в карликовій галактиці, що узгоджується з раніше розвінчаною альтернативною теорією гравітації, відомою як Мілгромівська динаміка (MOND).

Про це розповідають в Університеті Сент-Ендрюса (Шотландія), передають OstanniPodii.com.

Зроблене раніше дослідження (Mancera Pina et al, 2022) швидкості обертання газу в карликовій галактиці AGC 114905 показало, що газ обертається дуже повільно, і стверджувало, що теорія MOND мертва.

Такі теорії мають істотне значення для розуміння нашого Всесвіту, оскільки, згідно з відомою фізикою, галактики обертаються так швидко, що повинні розлітатися на шматки. На противагу загальній теорії відносності - панівному розумінню феномену гравітації від Ейнштейна - яка вимагає темної матерії для утримання галактик воєдино, MOND, її суперечлива альтернатива, не потребує темної матерії. Оскільки темна матерія так і не була виявлена, попри десятиліття дуже чутливих пошуків, були висунуті різні теорії для пояснення того, що утримує галактики, і тривають суперечки про те, яка з них правильна. Дуже низька швидкість обертання, про яку повідомляється в дослідженні Mancera Pina et al, також не узгоджується з передбаченнями того, що Всесвіт керований загальною теорією відносності з великою кількістю темної матерії.

Завищений нахил

У новому дослідженні, проведеному міжнародною групою вчених, стверджується, що висока швидкість обертання, передбачена за теорією гравітації MOND, узгоджується зі спостереженнями, якщо нахил галактики був завищений.

Обертання зірок і газу в далеких галактиках неможливо виміряти безпосередньо. З точних спектроскопічних вимірювань відомий лише компонент уздовж лінії візування. Якщо спостерігати галактику повернутою майже лицевою стороною, то вона обертатиметься переважно в площині неба. У цьому разі спостерігачі можуть бути введені в оману, вирішивши, що галактика дійсно обертається дуже повільно, якщо їм потрібно переоцінити нахил між площинами диска та неба. Цей нахил оцінюється по тому, наскільки еліптичною здається галактика (див. зображення).

У новому дослідженні це важливе питання вивчається за допомогою детального MOND-моделювання дискової галактики, схожої на AGC 114905. Моделювання показує, що вона може бути дещо еліптичною, навіть якщо дивитися на повернуту лицевою стороною галактику. Це відбувається тому, що зорі та газ у галактиці мають гравітацію й можуть витягуватися в дещо некруглу форму. Аналогічний процес викликають спіральні рукави в дискових галактиках, які настільки поширені, що часто називаються спіральними галактиками.

В результаті галактика може бути набагато ближче до положення лицевою стороною, ніж припускали спостерігачі. Це може означати, що галактика обертається набагато швидше, ніж було повідомлено, що знімає суперечність з MOND.

Суперечність зі стандартним підходом

У новому дослідженні також стверджується, що подібний ефект "фальшивого нахилу" навряд чи може виникнути при стандартному підході до темної матерії, оскільки в галактиці домінує гладке гало з темної матерії. Зорі та газ роблять невеликий внесок у гравітацію, тому диск не має "самогравітації".

Це означає, що диск, швидше за все, виглядатиме дуже круглим, якщо дивитися на нього повернутою лицевою стороною, що підтверджується моделюванням, проведеним іншою групою (Sellwood & Sanders, 2022). В результаті еліптичність, що спостерігається, повинна бути обумовлена ​​значним нахилом між площинами диска та неба. Тоді швидкість обертання буде дуже малою, що означає, що в галактиці дуже мало темної матерії. У цих рамках неможливо, щоб ізольована карликова галактика мала таку малу кількість темної матерії, враховуючи, скільки маси вона має у зорях і газі.

Стаття "Завищені нахили мілгромівських дискових галактик: випадок з ультрадифузною галактикою AGC 114905" опублікована в Щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• MOND
• Галактики
• Темна матерія