Свидетельства «модифицированной гравитации» усиливают альтернативу темной материи

Темная материя в настоящее время является наиболее широко распространенной гипотезой для объяснения некоторых странностей, которые мы видим в космосе, но это не единственная возможность. Теперь группа астрономов обнаружила в более чем 150 галактиках доказательства давней альтернативной модели «модифицированной гравитации».

Идея темной материи возникла в 1930-х годах в результате астрономических наблюдений, противоречащих законам гравитации Ньютона. По сути, чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное притяжение — но швейцарский астрофизик Фриц Цвикки заметил, что скопления галактик вращаются намного быстрее, чем должна позволять их гравитация, в зависимости от массы их видимого вещества. Цвикки пришел к выводу, что эти скопления галактик содержат гораздо большую массу, чем мы могли видеть, и назвал это темной материей.

Гипотеза подверглась тщательной проверке в последующие десятилетия, и наблюдения продолжали поддерживать идею темной материи. Но одна важная часть головоломки все еще отсутствует — сама материя. Множество экспериментов пытались обнаружить частицы неуловимой темной материи или даже создать их, но пока ни один из них не увенчался успехом.

Возможно, это потому, что на самом деле таких частиц нет, а вместо этого модели гравитации и физики нуждаются в некоторой настройке. Этот класс гипотез известен как модифицированная гравитация, и теперь астрономы утверждают, что нашли доказательства, подтверждающие одну конкретную модель, известную как модифицированная ньютоновская динамика (MOND).

Впервые предложенная в 1982 году физиком Мордехаем Милгромом, MOND предполагает, что при малых ускорениях эффекты гравитации сильнее, чем описывают законы Ньютона. Побочным эффектом этого является то, что движение объектов будет зависеть не только от их собственной массы, но и от всех масс в их окрестностях. Это явление известно как эффект внешнего поля (EFE).

И теперь исследователи говорят, что они наблюдали действие EFE в 153 различных галактиках. Команда астрономов изучала кривую вращения галактик, которая отображает орбитальную скорость звезд и газа в зависимости от их расстояния от центра галактики.

Исследователи обнаружили, что галактики в сильных внешних полях замедляются гораздо чаще, чем галактики в более слабых внешних полях. Это предсказание, сделанное только MOND, и открытие удивило даже самих астрономов.

«Ожидается, что влияние внешнего поля на кривые вращения будет очень незначительным», — говорит Федерико Лелли, соавтор исследования. «Мы потратили месяцы на проверку различной систематики. В конце концов стало ясно, что у нас есть реальное и надежное обнаружение».

Это интригующий результат, который может придать некоторый вес гипотезе MOND для дальнейшего изучения. Но важно иметь в виду, что пока основная часть свидетельств по-прежнему указывает на темную материю, и потребуется гораздо больше работы, чтобы полностью опровергнуть эту гипотезу.

Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.