En undersøgelse af gravitationsforvrængning af dværggalakser ser ud til at understøtte en teori om modificeret tyngdekraft snarere end eksistensen af mørkt stof – sidstnævnte er en nøglekomponent i standardmodellen for kosmologi.
Mørkt stof er et hypotetisk stof, der menes at udgøre omkring 85 % af stoffet i universet. Dens gravitationspåvirkning forhindrer store objekter såsom galakser i at flyve fra hinanden, mens de roterer, og beviser for mørkt stof kan også findes i den kosmiske mikrobølgebaggrund - stråling, der blev skabt kort efter Big Bang. Men på trods af overfloden af indirekte beviser for mørkt stof, er mørkt stof partikler aldrig blevet opdaget. Som et resultat eksisterer der andre teorier for at forklare galaksers adfærd, herunder dem, der ændrer tyngdeloven.
Mørkt stof menes at klumpe sig sammen i glorier - store områder af mørkt stof, der holdes sammen af tyngdekraften. Haloer menes at spille en vigtig rolle i udviklingen og evolutionen af galakser som Mælkevejen, der selv ser ud til at være omgivet af en mørk stof-glorie.
Sårbar over for deformation
I denne seneste forskning har Elena Asencio ved universitetet i Bonn og kolleger ledt efter beviser for mørkt stof-haloer omkring dværggalakser. Disse er de mindste og mest almindelige typer af galakser og kan findes i klynger eller omkringliggende større galakser såsom Mælkevejen. På grund af deres lavere masser er dværggalakser særligt sårbare over for deformation af gravitationskræfter, der udøves i en hob eller af en større galakse i nærheden. Disse forvrængninger ville dog blive reduceret, hvis dværggalakserne var indhyllet i glorier af mørkt stof.
For at udforske denne idé undersøgte Asencio og kolleger teleskopbilleder af Fornax Cluster, som bugner af dværggalakser. Billederne er taget af European Southern Observatory's Very Large Telescope. Astronomerne forsøgte derefter at gengive observationerne ved hjælp af computersimuleringer baseret på standardmodellen for kosmologi - som inkluderer mørkt stof.
Overraskende nok var denne tilgang ikke vellykket. Faktisk tyder holdets beregninger under standardmodellen på, at Fornax-dværgene ville blive revet fra hinanden af tyngdekraften.
MOND hypotese
Ivrige efter at opdage, hvad der holdt galakserne sammen, lavede holdet flere simuleringer - denne gang uden mørkt stof og i stedet ved at bruge hypotesen modificeret Newtonsk dynamik (MOND). Først udviklet af den israelske fysiker Mordehai Milgrom i 1980'erne, dikterer MOND, at tyngdekraften bliver stærkere i regimet med lav acceleration. Denne modifikation gengiver rotationsobservationer af galakser, men vender tilbage til Newtons lov i højaccelerationsmiljøer som solsystemet.
Galaxy rotation undersøgelse udelukker modificeret tyngdekraft, eller gør det?
I modsætning til mørkt stof var MOND i stand til at gengive Fornax-observationerne, hvilket såede ny tvivl om eksistensen af mørkt stof. Dette er faktisk ikke den første undersøgelse, der tyder på, at dynamikken og udviklingen af nogle galakser ikke kan forklares ved at påkalde mørkt stof - og antallet af sådanne observationer vokser. Men MOND og andre teorier, der modificerer tyngdekraften, har deres egne teoretiske og observationsmæssige mangler - så det er sandsynligvis for tidligt at give op på en standardmodel, der inkorporerer mørkt stof.
Forskningen er beskrevet i Månedlige Meddelelser fra Royal Astronomical.
