Дивна поведінка галактик: відкриття відкидає альтернативну теорію гравітації

Астрофізики, здається, закінчили багаторічну дискусію про те, чому галактики обертаються швидше, ніж очікувалося, і чи викликана ця дивна поведінка невидимою темною матерією або іншою поведінкою гравітації. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Спостереження показують, що зірки на околицях галактик обертаються набагато швидше, ніж можна було б очікувати, виходячи з видимої кількості матерії. Таким чином вчені припустили, що існує невидима темна матерія, яка створює додаткову масу, що забезпечує додаткову гравітацію.

• Уже багато десятиліть астрофізики вважають, що темна матерія має існувати і виявили непрямі докази цього. Але безпосередньо темну матерію ще ніхто ніколи не бачив, хоча вважається, що вона становить понад 80% маси всієї матерії у Всесвіті.

Водночас із 80-х років минулого століття існує альтернативна теорія гравітації, відома як Модифікована ньютонівська динаміка (MOND).

• Ця теорія передбачає, що закони гравітації змінюються при дуже малих прискореннях і, отже, на дуже великих відстанях. А це повністю виключає наявність темної матерії. MOND змінює спосіб, яким гравітація працює в умовах надзвичайно низької гравітаційної сили, наприклад, на околицях галактик. І цим поясниться дивне обертання зірок на околицях галактик.

Астрофізики вивчили 12 найменших і тьмяних галактик у спостережуваному Всесвіті, щоб перевірити правильність конкуруючих теорій. Вчені виявили, що внутрішні гравітаційні поля галактик неможливо пояснити тільки видимою матерією, і що прогнози MOND не відтворюють спостережувану поведінку зірок у галактиках.

Після цього вчені порівняли свої результати з теоретичними моделями, які передбачають, що галактики оточені масивним гало темної матерії. Ці моделі темної матерії показали набагато кращу відповідність отриманим даним.

За словами авторів дослідження, їм уперше вдалося визначити гравітаційне прискорення зірок у найменших галактиках, що дало змогу розкрити їхню внутрішню динаміку. Спостереження і моделювання показує, що гравітаційне поле галактик не може бути створене тільки видимою матерією. Це означає, що темна матерія існує.

Нове дослідження також ставить під сумнів давнє припущення про поведінку галактик. Астрономи давно вважали, що існує простий зв'язок між кількістю видимої матерії в галактиці та силою, створюваною нею гравітації. Він відомий як співвідношення радіального прискорення. Хоча це співвідношення все ще працює для великих галактик, вчені з'ясували, що воно порушується в карликових галактиках.

Карликові галактики не відповідають очікуванням, що ґрунтуються на більш масивних галактиках. Вони не узгоджуються зі співвідношенням радіального прискорення, але демонструють більшу масу, якої бракує, що вказує на наявність темної матерії, кажуть учені.

Хоча дослідження не показує, з чого складається темна матерія, воно дає більше можливостей у цьому розібратися. Майбутні спостереження за ще більш тьмяними і далекими галактиками допоможуть зрозуміти, що ж таке темна матерія насправді, вважають астрофізики.

Як уже писав Фокус, фізики вважають, що темна матеріяможе бути космічною надтекучою рідиною.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили в подвійній зоряній системі три планети, схожі на Землю, але такого не повинно бути. Несподіване відкриття астрономів ставить під сумнів кілька класичних моделей утворення планет.