Είναι νεκρή η κύρια ανταγωνιστική θεωρία της σκοτεινής ύλης;

Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στην αστροφυσική σήμερα είναι ότι οι δυνάμεις στους γαλαξίες δεν φαίνεται να αθροίζονται. 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 αποφευχθεί η απομάκρυνση των γαλαξιών, χρειάζεται κάποια επιπλέον βαρύτητα. Γι’ αυτό ονομάζεται η ιδέα της αόρατης ύλης Σκοτεινή ύλη Προτάθηκε για πρώτη φορά. Αλλά κανείς δεν τα έχει δει ποτέ αυτά. Δεν υπάρχουν σωματίδια στο εξαιρετικά επιτυχημένο Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής που θα μπορούσαν να είναι σκοτεινή ύλη, πρέπει να είναι κάτι εντελώς ξένο.

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.

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 ενός ουράνιου σώματος—έναν πλανήτη, ένα αστέρι ή έναν γαλαξία—από ό,τι όταν βρίσκεστε κοντά του. Αλλά το μέγεθος της επιτάχυνσης, όχι η απόσταση, είναι που προβλέπει πού θα πρέπει να είναι ισχυρότερη η βαρύτητα.

Αυτό σημαίνει ότι παρόλο που τα φαινόμενα MOND αρχίζουν συνήθως αρκετές χιλιάδες έτη φωτός από τον γαλαξία, αν κοιτάξουμε ένα μεμονωμένο αστέρι, τα φαινόμενα γίνονται πιο σημαντικά μετά το ένα δέκατο του έτους φωτός. Αυτό είναι μόνο μερικές χιλιάδες φορές μεγαλύτερο από την αστρονομική μονάδα (AU), που είναι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Αλλά τα ασθενέστερα φαινόμενα MOND θα πρέπει επίσης να είναι ανιχνεύσιμα σε μικρότερες κλίμακες, όπως στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα.

Αυτό μας φέρνει σε Αποστολή Cassini, που περιφέρεται γύρω από τον Κρόνο μεταξύ του 2004 μέχρι την τελική πύρινη σύγκρουσή του με τον πλανήτη το 2017. Ο Κρόνος περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε απόσταση 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.