Возрождение спорной теории альтернативной гравитации с новым поворотом в галактическом вращении

Радиоизображение нейтрального газообразного водорода в галактике AGC 114905. Его наклон оценивается черным эллипсом, который лучше всего соответствует данным. Если предположить, что галактика круглая, если смотреть в лоб, это означает, что она имеет умеренное наклонение в 32 градуса. Тем не менее, новое исследование предполагает, что синий эллипс с очень малым наклоном действительно может быть правдой — тем самым спасая теорию MOND — если галактика по своей природе несколько некруглая. Авторы демонстрируют, что это возможно, используя пользовательскую симуляцию MOND. Кредит: Рисунок 7 от Mancera-Pina et al. 2022 г. (МН РАН, 512, 3230)

Международная группа астрономов во главе с физиком из Сент-Эндрюсского университета возродила альтернативную теорию гравитации.

Исследование под руководством доктора Индранила Баника из Школы физики и астрономии Сент-Эндрюсского университета выявило высокую ожидаемую скорость вращения газа в карликовая галактика В соответствии с ранее развенчанной теорией, известной как Milgromian Dynamics (MOND).

Предыдущее исследование скорости вращения газа в карликовой галактике AGC 114905 (Мансера Пена и др., 2022 г.) обнаружил, что газ вращается очень медленно, и тем самым заявил, что теория МОНД мертва.

Такие теории необходимы для понимания нашей Вселенной, потому что, согласно известной физике, галактики вращаются так быстро, что должны расходиться друг от друга. МОНД — спорная альтернатива общей теории относительности, доминирующему эйнштейновскому пониманию явления гравитации. Однако общая теория относительности требует, чтобы темная материя удерживала галактики вместе, в то время как МОНД этого не делает. темная материя.

Поскольку темная материя так и не была обнаружена, несмотря на десятилетия высокочувствительных поисков, были выдвинуты различные теории для объяснения того, что связывает галактики вместе. Споры бушуют по поводу правильной теории. Чрезвычайно низкая скорость вращения, о которой сообщают в исследовании Мансера Пина и др., противоречит ожиданиям в мире, управляемом общей теорией относительности с большим количеством темной материи.

Группа доктора Банека утверждает, что высокая скорость вращения, предсказанная гравитационной теорией МОНД, согласуется с наблюдениями, если наклон галактика Преувеличенный.

Вращение звезд и газа в далеких галактиках невозможно измерить напрямую. Точными спектроскопическими измерениями известен только компонент вдоль луча зрения. Если галактика видна почти в лоб, она будет вращаться в основном в плоскости неба. Это могло ввести наблюдателей в заблуждение, заставив их думать, что галактика вращается очень медленно, что потребовало бы от них переоценки наклона между цилиндром и плоскостями неба. Этот наклон был оценен по тому, как выглядит эллиптическая галактика (см. изображение).

В новом исследовании этот важный вопрос изучался с использованием подробного моделирования MOND аналогичной дисковой галактики. АРУ 114905 Сделано в Боннском университете Шрикантом Нагешем и по инициативе Павла Крупы, профессора Боннского университета и Карлова университета в Праге. Моделирование показывает, что он может казаться несколько эллиптическим, даже если смотреть в лоб. Это связано с тем, что звезды и газы в галактике обладают гравитацией и могут принимать несколько некруглую форму. Подобный процесс приводит к появлению спиральных рукавов в дисковых галактиках, которые настолько распространены, что их часто называют спиральными галактиками.

В результате галактика могла оказаться ближе к противостоянию, чем думают наблюдатели. Это может означать, что галактика вращается намного быстрее, чем сообщалось, что снимает напряжение с MOND.

Доктор Банек, ведущий автор нового исследования, сказал: «Наши симуляции показывают, что наклон AGC 114905 может быть намного ниже, чем сообщалось, а это означает, что галактика на самом деле вращается намного быстрее, чем думают люди, в соответствии с с предсказаниями MOND».

Доктор Хуншэн Чжао из Школы физики и астрономии Университета Сент-Эндрюс сказал: «Сообщаемая чрезвычайно низкая скорость вращения этой галактики несовместима как с MOND, так и со стандартным подходом к темной материи. Но только MOND способен преодолеть это. явное противоречие».

В новом исследовании также утверждается, что аналогичный эффект «псевдонаклона» вряд ли появится в стандартном подходе к темной материи, потому что в галактике преобладает гладкое гало темной материи. Звезды и газы вносят минимальный вклад в гравитацию, поэтому диск не является «самогравитирующим».

Это означает, что он, вероятно, будет казаться очень круглым, если смотреть прямо, что подтверждается моделированием другой группы (Селвуд и Сандерс, 2022 г.). В результате наблюдаемый эллипсоид должен быть обусловлен значительным наклоном между уровнем диска и небом. Тогда скорость вращения будет очень маленькой, а значит, в галактике очень мало темной материи. В этих условиях изолированная карликовая галактика не может содержать небольшое количество темной материи, учитывая ее массу в виде звезд и газа.

Павел Крупа, профессор Боннского университета и Карлова университета в Праге, сказал о более широком контексте этих результатов: «Хотя MOND хорошо работает в тестах, проведенных на сегодняшний день, стандартный подход вызывает очень серьезные проблемы во всех масштабах, начиная от карликовых галактик, таких как AGC 114905, до космических масштабов, как это было обнаружено многими независимыми группами».

Ссылка: «Преувеличенные наклоны милгромианских дисковых галактик: случай сверхрасширяющейся галактики AGC 114905», авторы Индранил Баник, Шрикант Т. Нагеш, Хосейн Хаги, Павел Крупа, Хуншэн Чжао, 19 апреля 2022 г., Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
DOI: 10.1093/mnras/stac1073