Эта статья была первоначально опубликована на Беседа. Сообщение было предоставлено Space.com. Голоса экспертов: редакционные статьи и идеи.
Индранил Паник Он является научным сотрудником по астрофизике в Университете Сент-Эндрюс.
Гарри Десмонд Он является старшим научным сотрудником в области космологии в Портсмутском университете.
Одна из самых больших загадок в Астрофизика Сегодня силы в галактиках, похоже, не накапливаются. Галактики вращаются гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать, применяя закон гравитации Ньютона к видимой материи, хотя эти законы хорошо работают повсюду в Солнечной системе.
Чтобы галактики не сдулись, некоторые из них являются дополнительными. сила тяжести А необходимость есть. Именно поэтому впервые была высказана идея существования невидимой субстанции, называемой темной материей. Но никто никогда не видел этих вещей. В большом успехе нет частиц Стандартная форма Физика элементарных частиц, которая могла бы быть Темная материя — Должно быть, это что-то совершенно странное.
Это привело к появлению конкурирующей идеи о том, что галактические несоответствия вызваны нарушением законов Ньютона. Наиболее успешная из этой идеи известна как динамика Милгрома. понедельникПредложена израильским физиком Мордехаем Милгромом в 1982 году. Но наши недавние исследования показывают, что у этой теории есть проблема.
Связанный: Темная материя подавляет вращение нашей Галактики Млечный Путь
Основное предположение Монда состоит в том, что гравитация начинает вести себя иначе, чем предсказывал Ньютон, когда она становится очень слабой, например, на краях галактик. Монд очень успешен в Предсказание вращения галактики Без какой-либо темной материи у него есть и другие успехи. Но многие из них также можно объяснить темной материей, сохраняя при этом законы Ньютона.
Так как же нам провести финальное испытание Mond? Мы следили за этим в течение многих лет. Ключевым моментом является то, что MOND меняет поведение гравитации только при небольших ускорениях, а не на определенном расстоянии от объекта. На окраинах любого небесного тела — планеты, звезды или галактики — вы почувствуете меньшее ускорение, чем когда вы находитесь близко к нему. Но именно величина ускорения, а не расстояние, предсказывает, где гравитация будет самой сильной.
Это означает, что хотя эффекты MOND обычно начинаются на расстоянии нескольких тысяч световых лет от галактики, если мы посмотрим на одну звезду, эффекты станут наиболее значительными через одну десятую миллисекунды. Световой год. Это всего лишь в несколько тысяч раз больше, чем Астрономическая единица (АС) — расстояние между Земля И солнце. Но более слабые эффекты MOND также должны быть обнаружены на меньших масштабах, например, на внешнем уровне. Солнечная система.
Это подводит нас к Миссия Кассиникоторый вращался Сатурн Между 2004 годом и последним огненным столкновением с планетой в 2017 году. Орбита Сатурна солнце В 10 а.е. Из-за эксцентриситета Маунда гравитация остальной части нашей галактики должна привести к некоторому незначительному отклонению орбиты Сатурна от ньютоновских ожиданий.
Это можно проверить, синхронизируя радиоимпульсы между Землей и Кассини. Так произошло, поскольку Кассини вращался вокруг Сатурна. Это помогло измерить расстояние между Землей и Сатурном Это позволило нам точно отслеживать орбиту Сатурна. Но «Кассини» не обнаружил никаких аномалий, ожидаемых в Маунде. Ньютон по-прежнему хорошо справляется с Сатурном.
Один из нас, Гарри Десмонд, Недавно опубликовал исследование Изучите результаты более подробно. Может быть, MOND соответствовал бы данным Кассини, если бы мы изменили способ расчета масс галактик по их яркости? Это повлияет на величину гравитационного ускорения, которое MOND должен будет обеспечить, чтобы соответствовать моделям вращения галактики, и, следовательно, на то, чего нам следует ожидать от орбиты Сатурна.
Другой причиной неопределенности является гравитация окружающих галактик, которая оказывает незначительное влияние. Но исследование показало, что из-за того, как MOND работает для соответствия моделям вращения галактик, он также не может соответствовать результатам радиослежения Кассини — независимо от того, как мы корректируем расчеты.
При стандартных предположениях, которые астрономы считают наиболее вероятными и допускающими широкий диапазон неопределенностей, вероятность того, что Маунд совпадет с результатами Кассини, такая же, как вероятность того, что подброшенная монета упадет 59 раз подряд. Это более чем вдвое превышает золотой стандарт «5 сигм» для научного открытия, что соответствует примерно 21 подбрасыванию монеты подряд.
Еще плохие новости для Монда
Это не единственная плохая новость для Монда. Еще один тест широко доступен Двойные звезды Две звезды, вращающиеся вокруг общего центра, разделенные несколькими тысячами астрономических единиц. понедельник И он ожидал Это как звезды Согласно законам Ньютона, они должны вращаться вокруг друг друга на 20% быстрее, чем ожидалось. Но один из нас, Индранил Паник, недавно провел очень детальное исследование этого вопроса. Вне законов Это ожидание. Вероятность того, что Монд прав, учитывая эти результаты, такая же, как вероятность того, что валюта упадет 190 раз подряд.
Результаты другой команды также показывают Монд потерпеть неудачу Объяснить небольшие объекты, найденные в далекой внешней Солнечной системе. Кометы Приходящие оттуда имеют гораздо более узкое распределение энергии, чем ожидал Монд. Эти объекты также имеют орбиты, которые обычно слегка наклонены к плоскости, вокруг которой вращаются все планеты. Монд может привести к тому, что тенденции будут намного сильнее.
Ньютоновская гравитация имеет явное преимущество перед гравитацией Кургана на масштабах менее светового года. Но MOND также терпит неудачу в масштабах, больших, чем галактики: он не может объяснить движения внутри скоплений галактик. Темная материя была впервые предложена Фрицем Цвикки в 1930-х годах для объяснения хаотичных движений галактик внутри скопления комы, требующих большей гравитации, чтобы удерживать их вместе, чем может обеспечить видимая масса.
Мир также не может обеспечить достаточную гравитацию, по крайней мере, в центральных областях скоплений галактик. Но в их пригороде Монд предоставляет слишком сила тяжести. Если предположить, что ньютоновская гравитация, которая содержит в пять раз больше темной материи, чем обычная, может дать решение. хорошо подходит К данным.
Стандартная модель темной материи Космология Однако не идеально. есть вещи Она изо всех сил пытается объяснитьот ВселеннаяСкорость расширения гигантских космических структур. Так что, возможно, у нас еще нет идеальной модели. Темная материя, похоже, никуда не денется, но ее природа может отличаться от того, что предполагает Стандартная модель. Или гравитация на самом деле может быть сильнее, чем мы думаем, но только в очень больших масштабах.
Однако в конечном итоге МОНД в его нынешнем виде больше не может считаться жизнеспособной альтернативой темной материи. Нам это может не нравиться, но темная сторона все еще контролирует ситуацию.
Первоначально опубликовано В разговоре.
«Наркоман поп-культуры. Поклонник телевидения. Ниндзя алкоголика. Абсолютный фанат пива. Профессиональный знаток твиттера».
More Stories
Астронавт НАСА был госпитализирован из-за проблем со здоровьем после задержки возвращения экипажа с космической станции.
НАСА сообщает, что астронавт SpaceX Crew-8 был госпитализирован, но находится в «стабильном состоянии» после падения
Астронавты возвращаются после почти восьми месяцев на Международной космической станции из-за проблем со Starliner SpaceX