Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Συνομιλία. Η ανάρτηση έγινε από το Space.com Expert Voices: Editorial and Insights.
Ιντρανίλ Πανίκ Είναι Μεταδιδακτορικός Ερευνητής στην Αστροφυσική στο Πανεπιστήμιο του St Andrews.
Χάρι Ντέσμοντ Είναι Ανώτερος Ερευνητής στην Κοσμολογία στο Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ.
Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια Αστροφυσική Σήμερα είναι ότι οι δυνάμεις στους γαλαξίες δεν φαίνεται να συσσωρεύονται. Οι γαλαξίες περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα από ό,τι θα περίμενε κανείς με την εφαρμογή του νόμου της βαρύτητας του Νεύτωνα στην ορατή ύλη, αν και αυτοί οι νόμοι λειτουργούν καλά παντού στο ηλιακό σύστημα.
Για να αποτρέψετε την έκρηξη των γαλαξιών, ορισμένοι είναι επιπλέον βαρύτητα Και υπάρχει ανάγκη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο προτάθηκε για πρώτη φορά η ιδέα της ύπαρξης μιας αόρατης ουσίας που ονομάζεται σκοτεινή ύλη. Αλλά κανείς δεν τα έχει δει ποτέ αυτά. Δεν υπάρχουν σωματίδια σε μεγάλη επιτυχία Τυποποιημένη φόρμα Σωματιδιακή φυσική που θα μπορούσε να είναι Σκοτεινή ύλη -Πρέπει να είναι κάτι εντελώς περίεργο.
Αυτό οδήγησε στην ανταγωνιστική ιδέα ότι οι γαλαξιακές αποκλίσεις προκαλούνται από μια κατάρρευση των νόμων του Νεύτωνα. Η πιο επιτυχημένη αυτής της ιδέας είναι γνωστή ως Milgromian δυναμική MondΠροτάθηκε από τον Ισραηλινό φυσικό Mordehai Milgrom το 1982. Αλλά η πρόσφατη έρευνά μας δείχνει ότι αυτή η θεωρία έχει ένα πρόβλημα.
Σχετίζεται με: Η σκοτεινή ύλη καταστέλλει την περιστροφή του Γαλαξία μας
Η κύρια υπόθεση του Mond είναι ότι η βαρύτητα αρχίζει να συμπεριφέρεται διαφορετικά από ό,τι προέβλεψε ο Newton όταν γίνεται πολύ αδύναμη, όπως στις άκρες των γαλαξιών. Η Mond είναι πολύ επιτυχημένη στο Πρόβλεψη γαλαξιακής περιστροφής Χωρίς καμία σκοτεινή ύλη, έχει κάποιες άλλες επιτυχίες. Αλλά πολλά από αυτά μπορούν επίσης να εξηγηθούν από τη σκοτεινή ύλη, διατηρώντας παράλληλα τους νόμους του Νεύτωνα.
Πώς λοιπόν βάζουμε τον Mond σε μια τελική δοκιμή; Αυτό το ακολουθούμε εδώ και πολλά χρόνια. Το κλειδί είναι ότι το MOND αλλάζει τη συμπεριφορά της βαρύτητας μόνο σε χαμηλές επιταχύνσεις και όχι σε συγκεκριμένη απόσταση από το αντικείμενο. Θα αισθανθείτε λιγότερη επιτάχυνση στα περίχωρα οποιουδήποτε ουράνιου σώματος – πλανήτη, αστέρι ή γαλαξία – από ό,τι όταν βρίσκεστε κοντά σε αυτό. Αλλά είναι το μέγεθος της επιτάχυνσης, όχι η απόσταση, που προβλέπει πού θα πρέπει να είναι ισχυρότερη η βαρύτητα.
Αυτό σημαίνει ότι αν και τα φαινόμενα MOND συνήθως ξεκινούν αρκετές χιλιάδες έτη φωτός μακριά από τον γαλαξία, αν κοιτάξουμε ένα μόνο αστέρι, τα φαινόμενα γίνονται πιο σημαντικά στο ένα δέκατο του χιλιοστού του δευτερολέπτου. Ετος φωτός. Αυτό είναι μόνο μερικές χιλιάδες φορές μεγαλύτερο από Αστρονομική μονάδα (AU) – η απόσταση μεταξύ Γη Και ο ήλιος. Αλλά τα πιο αδύναμα φαινόμενα MOND θα πρέπει επίσης να είναι ανιχνεύσιμα σε μικρότερες κλίμακες, όπως στο εξωτερικό επίπεδο Ηλιακό σύστημα.
Αυτό μας φέρνει σε Αποστολή Cassiniπου περιστρεφόταν Κρόνος Μεταξύ του 2004 και της τελικής πύρινης σύγκρουσής του με τον πλανήτη το 2017. Ο Κρόνος σε τροχιές Ο ήλιος Στις 10 AU. Λόγω της εκκεντρικότητας του Mound, η βαρύτητα από τον υπόλοιπο γαλαξία μας θα πρέπει να κάνει την τροχιά του Κρόνου να αποκλίνει από τις προσδοκίες του Νεύτωνα με κάποιο λεπτό τρόπο.
Αυτό μπορεί να ελεγχθεί με χρονομέτρηση των ραδιοπαλμών μεταξύ Γης και Cassini. Δεδομένου ότι το Cassini βρισκόταν σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο, αυτό συνέβη Βοήθησε στη μέτρηση της απόστασης μεταξύ της Γης και του Κρόνου Μας επέτρεψε να παρακολουθούμε με ακρίβεια την τροχιά του Κρόνου. Αλλά ο Cassini δεν βρήκε καμία ανωμαλία του είδους που αναμενόταν στο Mound. Ο Νεύτωνας τα πάει ακόμα καλά με τον Κρόνο.
Ένας από εμάς, ο Χάρι Ντέσμοντ, Πρόσφατα δημοσίευσε μια μελέτη Μελετήστε τα αποτελέσματα σε μεγαλύτερο βάθος. Ίσως το MOND να ταίριαζε στα δεδομένα του Cassini αν τροποποιούσαμε τον τρόπο υπολογισμού των μαζών των γαλαξιών με βάση τη φωτεινότητά τους; Αυτό θα επηρέαζε την ποσότητα της βαρυτικής ώθησης που θα έπρεπε να παράσχει η MOND για να χωρέσει τα μοντέλα της περιστροφής του γαλαξία, και επομένως αυτό που θα πρέπει να περιμένουμε για την τροχιά του Κρόνου.
Μια άλλη αιτία αβεβαιότητας είναι η βαρύτητα από τους περιβάλλοντες γαλαξίες, η οποία έχει μια μικρή επίδραση. Αλλά η μελέτη έδειξε ότι λόγω του τρόπου με τον οποίο το MOND λειτουργεί για να προσαρμόσει μοντέλα γαλαξιακής περιστροφής, δεν μπορεί επίσης να χωρέσει τα αποτελέσματα ραδιοφωνικής παρακολούθησης του Cassini — ανεξάρτητα από το πώς τροποποιούμε τους υπολογισμούς.
Με τις τυπικές παραδοχές που οι αστρονόμοι θεωρούν πιο πιθανές, οι οποίες επιτρέπουν ένα ευρύ φάσμα αβεβαιοτήτων, η πιθανότητα ο Mound να ταιριάζει με τα αποτελέσματα του Cassini είναι ίδια με την πιθανότητα ενός νομίσματος να προσγειωθεί 59 φορές στη σειρά. Αυτό είναι περισσότερο από το διπλάσιο του χρυσού κανόνα “5 σίγμα” για μια ανακάλυψη στην επιστήμη, που αντιστοιχεί σε περίπου 21 ανατροπές νομισμάτων στη σειρά.
Περισσότερα άσχημα νέα για τον Mond
Αυτά δεν είναι τα μόνα άσχημα νέα για τον Mond. Μια άλλη δοκιμή είναι ευρέως διαθέσιμη Δυαδικά αστέρια Δύο αστέρια σε τροχιά γύρω από ένα κοινό κέντρο που χωρίζονται από πολλές χιλιάδες αστρονομικές μονάδες. Mond Και περίμενε Αυτό σαν αστέρια Θα πρέπει να περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο 20% γρηγορότερα από το αναμενόμενο σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα. Αλλά ένας από εμάς, ο Indranil Panik, οδήγησε πρόσφατα μια πολύ λεπτομερή μελέτη για αυτό Έξω από τους νόμους Αυτή η προσδοκία. Η πιθανότητα ο Mond να έχει δίκιο δεδομένων αυτών των αποτελεσμάτων είναι η ίδια με την πιθανότητα το νόμισμα να πέσει αρκετά 190 φορές στη σειρά.
Τα αποτελέσματα από άλλη ομάδα δείχνουν επίσης τη Mond να αποτύχει Να εξηγήσει τα μικρά αντικείμενα που βρίσκονται στο μακρινό εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Κομήτες Όσοι προέρχονται από εκεί έχουν πολύ στενότερη κατανομή ενέργειας από ό,τι περίμενε ο Mond. Αυτά τα αντικείμενα έχουν επίσης τροχιές που είναι συνήθως ελαφρώς κεκλιμένες προς το επίπεδο γύρω από το οποίο περιφέρονται όλοι οι πλανήτες. Ο Mond μπορεί να κάνει τις τάσεις να είναι πολύ μεγαλύτερες.
Η Νευτώνεια βαρύτητα ευνοείται έντονα έναντι της βαρύτητας του ανάχωμα σε κλίμακες μήκους μικρότερες από περίπου ένα έτος φωτός. Αλλά το MOND αποτυγχάνει επίσης σε κλίμακες μεγαλύτερες από τους γαλαξίες: δεν μπορεί να εξηγήσει τις κινήσεις μέσα σε σμήνη γαλαξιών. Η σκοτεινή ύλη προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Fritz Zwicky στη δεκαετία του 1930 για να εξηγήσει τις τυχαίες κινήσεις των γαλαξιών μέσα σε ένα σμήνος κώματος, που απαιτούσε μεγαλύτερη βαρύτητα για να τους κρατήσει ενωμένους από ό,τι μπορεί να προσφέρει η ορατή μάζα.
Ούτε το monde μπορεί να προσφέρει αρκετή βαρύτητα, τουλάχιστον στις κεντρικές περιοχές των σμηνών γαλαξιών. Αλλά στα προάστια τους, η Mond παρέχει πάρα πολύ βαρύτητα. Υποθέτοντας ότι η Νευτώνεια βαρύτητα, η οποία περιέχει πενταπλάσια ποσότητα σκοτεινής ύλης από την κανονική ύλη, φαίνεται να δίνει μια λύση καλή προσαρμογή Στα δεδομένα.
Το τυπικό μοντέλο της σκοτεινής ύλης Κοσμολογία Όχι τέλειο όμως. υπάρχουν πράγματα Παλεύει να εξηγήσειαπό ΣύμπανΡυθμός διαστολής γιγαντιαίων κοσμικών δομών. Οπότε μπορεί να μην έχουμε ακόμα το τέλειο μοντέλο. Η σκοτεινή ύλη φαίνεται να είναι εδώ για να μείνει, αλλά η φύση της μπορεί να είναι διαφορετική από αυτή που προτείνει το Καθιερωμένο Μοντέλο. Ή η βαρύτητα μπορεί στην πραγματικότητα να είναι ισχυρότερη από όσο νομίζουμε, αλλά μόνο σε πολύ μεγάλες κλίμακες.
Τελικά, ωστόσο, το MOND, στην τρέχουσα μορφή του, δεν μπορεί πλέον να θεωρείται βιώσιμη εναλλακτική λύση στη σκοτεινή ύλη. Μπορεί να μην μας αρέσει, αλλά η σκοτεινή πλευρά εξακολουθεί να έχει τον έλεγχο.
Αρχικά δημοσίευσε Σε συζήτηση.