Η αναζήτηση για τον Πλανήτη Εννέα θα αποκαλύψει έναν νέο νόμο της βαρύτητας;

Οι εξωτερικές περιοχές του ηλιακού συστήματος θα μπορούσαν να φιλοξενούν έναν άλλο πλανήτη ή στοιχεία που τροποποιούν τους νόμους της βαρύτητας.

Δύο θεωρητικοί φυσικοί αναφέρουν ότι οι ίδιες παρατηρήσεις που ενέπνευσαν την αναζήτηση για έναν ένατο πλανήτη μπορεί να αποτελούν απόδειξη εντός του ηλιακού συστήματος ενός τροποποιημένου νόμου της βαρύτητας που αρχικά αναπτύχθηκε για την κατανόηση της περιστροφής των γαλαξιών.

Αυτό επιβεβαιώθηκε από τους ερευνητές Harsh Mathur, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve, και Catherine Brown, επίκουρη καθηγήτρια φυσικής στο Hamilton College, αφού μελέτησαν την επίδραση του… Γαλαξίας Ο γαλαξίας θα έχει αντίκτυπο σε αντικείμενα στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα—αν Οι νόμοι της βαρύτητας διέπονταν από μια θεωρία γνωστή ως Τροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική (ή MOND).

Αδίστακτος Ματέρ. Πίστωση: Case Western Reserve University

Ο MOND προτείνει ότι ο περίφημος νόμος της βαρύτητας του Ισαάκ Νεύτωνα ισχύει σε κάποιο βαθμό. Δηλαδή, όταν η βαρυτική επιτάχυνση που προβλέπεται από το νόμο του Νεύτωνα γίνει αρκετά μικρή, η MOND επιτρέπει να κυριαρχήσει μια διαφορετική βαρυτική συμπεριφορά.

Η παρατηρητική επιτυχία του MOND σε γαλαξιακή κλίμακα είναι ο λόγος που ορισμένοι επιστήμονες το θεωρούν εναλλακτική στη «σκοτεινή ύλη», τον όρο που χρησιμοποιούν οι φυσικοί για να περιγράψουν μια υποθετική μορφή ύλης που θα είχε βαρυτικά αποτελέσματα αλλά δεν εκπέμπει φως.

“Το MOND είναι πολύ καλό στο να εξηγεί παρατηρήσεις σε κλίμακα γαλαξία, αλλά δεν περίμενα ότι θα είχε τόσο αξιοσημείωτα αποτελέσματα στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα”, είπε ο Mathur.

Η δουλειά τους δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο ΤΑστρονομικό περιοδικό.

“Καταπληκτική” ευθυγράμμιση.

Ο Mathur και ο Brown έχουν μελετήσει την επίδραση του MOND στη γαλαξιακή δυναμική στο παρελθόν. Ωστόσο, άρχισαν να ενδιαφέρονται για τις τοπικές επιδράσεις του MOND, αφού οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν το 2016 ότι μια χούφτα αντικειμένων στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα έδειξαν τροχιακές ανωμαλίες που θα μπορούσαν να εξηγηθούν από την παρουσία ενός ένατου πλανήτη.

Οι τροχιακές ιδιότητες έχουν οδηγήσει σε ορόσημα ανακαλύψεις από: Ποσειδώνας Ανιχνεύτηκε από τη δύναμη της βαρύτητας στις τροχιές των κοντινών αντικειμένων, η λεπτή μετάπτωση του Ερμή παρείχε πρώιμα στοιχεία που υποστηρίζουν τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν πρόσφατα την τροχιακή δυναμική για να συμπεράνουν την ύπαρξη ενός τεράστιου αντικειμένου. Μαύρη τρύπα Στο κέντρο του γαλαξία μας.

Ο Μπράουν συνειδητοποίησε ότι οι προβλέψεις του MOND ενδέχεται να έρχονται σε αντίθεση με τις παρατηρήσεις που είχαν ωθήσει την αναζήτηση για έναν ένατο πλανήτη. «Θέλαμε να δούμε αν τα δεδομένα που υποστηρίζουν την υπόθεση του Planet Nine θα απέκλειαν αποτελεσματικά την ύπαρξη του MOND», είπε.

Κάθριν Μπράουν. Πίστωση: Hamilton College

Αντίθετα, οι Mathur και Brown διαπίστωσαν ότι η MOND προβλέπει με ακρίβεια τα σμήνη που παρατηρούνται από τους αστρονόμους. Λένε ότι κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, οι τροχιές ορισμένων αντικειμένων στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα θα ευθυγραμμίζονται με το βαρυτικό πεδίο του γαλαξία.

Όταν σχεδίασαν τις τροχιές των αντικειμένων από το σύνολο δεδομένων Planet Nine ενάντια στο βαρυτικό πεδίο του γαλαξία, «η ευθυγράμμιση ήταν καταπληκτική», είπε ο Mathur.

Οι συγγραφείς προειδοποιούν ότι το τρέχον σύνολο δεδομένων είναι μικρό και ότι οποιοσδήποτε αριθμός άλλων πιθανοτήτων θα μπορούσε να ισχύει. Για παράδειγμα, άλλοι αστρονόμοι έχουν υποστηρίξει ότι οι τροχιακές ιδιότητες είναι αποτέλεσμα παρατηρησιακής προκατάληψης.

«Ανεξάρτητα από το αποτέλεσμα, αυτή η εργασία υπογραμμίζει τη δυνατότητα για το εξωτερικό ηλιακό σύστημα να χρησιμεύσει ως εργαστήριο για τον έλεγχο της βαρύτητας και τη μελέτη θεμελιωδών προβλημάτων της φυσικής», είπε ο Μπράουν.

Παραπομπή: «Τροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική ως εναλλακτική στην υπόθεση του πλανήτη εννέα» από την Katherine Brown και τον Harsh Mathur, 22 Σεπτεμβρίου 2023, Αστρονομικό περιοδικό.
doi: 10.3847/1538-3881/acef1e