Μια μελέτη της βαρυτικής παραμόρφωσης των νάνων γαλαξιών φαίνεται να υποστηρίζει μια θεωρία τροποποιημένης βαρύτητας παρά την ύπαρξη σκοτεινής ύλης - η τελευταία είναι βασικό συστατικό του Καθιερωμένου Μοντέλου της Κοσμολογίας.
Η σκοτεινή ύλη είναι μια υποθετική ουσία που πιστεύεται ότι περιλαμβάνει περίπου το 85% της ύλης στο σύμπαν. Η βαρυτική του επιρροή εμποδίζει μεγάλα αντικείμενα όπως οι γαλαξίες να πετάξουν χώρια καθώς περιστρέφονται και στοιχεία για τη σκοτεινή ύλη μπορούν επίσης να βρεθούν στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων - ακτινοβολία που δημιουργήθηκε λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, παρά την πληθώρα των έμμεσων στοιχείων για τη σκοτεινή ύλη, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης δεν έχουν ανιχνευθεί ποτέ. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν άλλες θεωρίες για να εξηγήσουν τη συμπεριφορά των γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που τροποποιούν τον νόμο της βαρύτητας.
Η σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι συγκεντρώνεται σε φωτοστέφανα - μεγάλες περιοχές σκοτεινής ύλης που συγκρατούνται μεταξύ τους από τη βαρύτητα. Τα φωτοστέφανα πιστεύεται ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και εξέλιξη γαλαξιών όπως ο Γαλαξίας, ο οποίος φαίνεται να περιβάλλεται από ένα φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης.
Ευάλωτο σε παραμόρφωση
Σε αυτήν την τελευταία έρευνα, η Elena Asencio στο Πανεπιστήμιο της Βόννης και οι συνεργάτες της αναζήτησαν στοιχεία για φωτοστέφανα από σκοτεινή ύλη γύρω από νάνους γαλαξίες. Αυτοί είναι οι μικρότεροι και πιο συνηθισμένοι τύποι γαλαξιών και μπορούν να βρεθούν σε σμήνη ή γύρω από μεγαλύτερους γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας. Λόγω της χαμηλότερης μάζας τους, οι νάνοι γαλαξίες είναι ιδιαίτερα ευάλωτοι στην παραμόρφωση από τις βαρυτικές δυνάμεις που ασκούνται μέσα σε ένα σμήνος ή από έναν κοντινό μεγαλύτερο γαλαξία. Ωστόσο, αυτές οι παραμορφώσεις θα μειωνόταν εάν οι νάνοι γαλαξίες ήταν τυλιγμένοι σε φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης.
Για να εξερευνήσουν αυτήν την ιδέα, ο Asencio και οι συνεργάτες του εξέτασαν τηλεσκοπικές εικόνες του σμήνους Fornax, το οποίο αφθονεί με νάνους γαλαξίες. Οι εικόνες τραβήχτηκαν από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου. Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι προσπάθησαν να αναπαράγουν τις παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστή που βασίζονται στο Καθιερωμένο Μοντέλο της Κοσμολογίας – το οποίο περιλαμβάνει τη σκοτεινή ύλη.
Παραδόξως, αυτή η προσέγγιση δεν ήταν επιτυχής. Πράγματι, οι υπολογισμοί της ομάδας δείχνουν ότι σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο, οι νάνοι Fornax θα σχίζονταν από τη βαρύτητα.
Υπόθεση MOND
Ανυπομονώντας να ανακαλύψει τι κρατούσε τους γαλαξίες ενωμένους, η ομάδα έκανε περισσότερες προσομοιώσεις - αυτή τη φορά χωρίς σκοτεινή ύλη, και αντ' αυτού χρησιμοποιώντας την υπόθεση της Τροποποιημένης Νευτώνειας Δυναμικής (MOND). Αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Ισραηλινό φυσικό Mordehai Milgrom τη δεκαετία του 1980, το MOND υπαγορεύει ότι η βαρύτητα γίνεται ισχυρότερη στο καθεστώς της χαμηλής επιτάχυνσης. Αυτή η τροποποίηση αναπαράγει τις περιστροφικές παρατηρήσεις των γαλαξιών, αλλά επανέρχεται στο νόμο του Νεύτωνα σε περιβάλλοντα υψηλής επιτάχυνσης όπως το ηλιακό σύστημα.
Η μελέτη περιστροφής των γαλαξιών αποκλείει την τροποποιημένη βαρύτητα, ή μήπως;
Σε αντίθεση με τη σκοτεινή ύλη, ο MOND ήταν σε θέση να αναπαράγει τις παρατηρήσεις του Fornax, δημιουργώντας νέες αμφιβολίες για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης. Πράγματι, αυτή δεν είναι η πρώτη μελέτη που υποδηλώνει ότι η δυναμική και η εξέλιξη ορισμένων γαλαξιών δεν μπορούν να εξηγηθούν με την επίκληση της σκοτεινής ύλης – και ο αριθμός τέτοιων παρατηρήσεων αυξάνεται. Ωστόσο, η MOND και άλλες θεωρίες που τροποποιούν τη βαρύτητα έχουν τις δικές τους θεωρητικές και παρατηρητικές ελλείψεις – επομένως είναι πιθανώς πολύ νωρίς να εγκαταλείψουμε ένα Καθιερωμένο μοντέλο που ενσωματώνει τη σκοτεινή ύλη.
Η έρευνα περιγράφεται στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Royal Astronomical.
