نبرد کیهانی: کنکاش در نبرد بین ماده تاریک و گرانش اصلاح شده - دنیای فیزیک

نبرد کیهانی: کنکاش در نبرد بین ماده تاریک و گرانش اصلاح شده - دنیای فیزیک

در جستجوی یک مدل کیهانی که به طور کامل جهان ما را توضیح می دهد، بیشتر ستاره شناسان مفهوم ماده تاریک را استناد می کنند. اما اگر بجای آن قوانین قدیمی جاذبه را اصلاح کنند چه؟ در قسمت اول از یک مجموعه سه قسمتی، کیت کوپر مبارزات و موفقیت‌های گرانش اصلاح‌شده را در توضیح پدیده‌ها در مقیاس‌های مختلف کهکشانی و همچنین مشاهدات مشابه از پس‌زمینه مایکروویو کیهانی بررسی می‌کند.

تصور کنید اگر در یک لحظه، با یک تغییر کوچک در قوانین گرانش، بتوانید نیاز به تمام ماده تاریک در جهان را از بین ببرید. شما خود را از شر یک ذره مزاحم خلاص می کنید که فقط وجود دارد و تاکنون از کشف آن سرپیچی کرده است. در عوض، شما می توانید آن را با یک نظریه زیبا جایگزین کنید که کار اساسی اسحاق نیوتن و آلبرت انیشتین را اصلاح می کند.

حداقل این رویای دینامیک نیوتنی اصلاح شده یا MOND است. توسط فیزیکدان اسرائیلی ساخته شده است مردهای میلگروم و نظریه پرداز آمریکایی-اسرائیلی مکزیکی الاصل یاکوب بکنشتاین در اوایل دهه 1980، این پادزهر آنها برای پارادایم محبوب "ماده تاریک" بود. برای آنها، ماده تاریک یک پیچ غیر ضروری و ناشیانه برای کیهان شناسی بود که اگر واقعی باشد، به این معنی است که 80 درصد ماده در کیهان نامرئی است.

در 40 سال پس از ابداع، دستاوردهای MOND همچنان تحت الشعاع رابطه عشقی کیهان شناسی با ماده تاریک قرار دارد. MOND همچنین برای توضیح پدیده‌هایی در مقیاس‌های بزرگ‌تر و کوچک‌تر از کهکشان‌های منفرد تلاش کرده است. پس آیا MOND چیزی است که ما باید آن را جدی بگیریم؟

منحنی های کنجکاو

داستان ما از اواخر دهه 1960 شروع می شود و در دهه 1970، ستاره شناسان آمریکایی ورا روبین و کنت فورد دریافتند که ستاره های حومه کهکشان ها به همان سرعتی که ستارگان نزدیک به مرکز می چرخند، در مخالفت آشکار با قوانین حرکت مداری یوهانس کپلر هستند. . آنها این را در منحنی های چرخش کهکشان ها نشان دادند، در اصل فقط نموداری از سرعت مداری در برابر شعاع از مرکز. به جای نشان دادن شیب منفی، نمودارها یک خط صاف بودند. در جایی، مقداری جاذبه اضافی وجود داشت که آن ستاره های بیرونی را به اطراف می کشید.

ماده تاریک - شکل غیبی از ماده به قدری فراوان که می تواند نیروی گرانشی غالب در جهان باشد - راه حل رایج بود. امروزه، مفهوم ماده تاریک در مدل استاندارد کیهان‌شناسی ما کاملاً در هم تنیده شده است و در درک ما از چگونگی شکل‌گیری ساختار در جهان ذاتی است.

1 اثبات دیسک

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world.jpg" data-caption="a با احترام: ESO/J Emerson/VISTA/Cambridge Astronomical Survey Unit” title=”برای باز کردن تصویر در پنجره بازشو کلیک کنید” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving -into-the-battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world.jpg”>کهکشان مجسمه ساز
<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world-1.jpg" data-caption="b با اجازه مک گاف تجدید چاپ شد و همکاران 2016 فیزیک کشیش لِت 117 201101. © 2016″ title=”برای باز کردن تصویر در پنجره بازشو کلیک کنید” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between- dark-matter-and-modified-gvity-physics-world-1.jpg”>نموداری که داده‌های چرخش کهکشان را نشان می‌دهد

(aNGC 253 یک کهکشان مارپیچی یا دیسکی درخشان است که در فاصله 13 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی جنوبی مجسمه‌ساز قرار دارد. (bاستیسی مک‌گاو از دانشگاه کیس وسترن رزرو در ایالات متحده و همکارانش قانون جهانی حاکم بر چرخش کهکشان‌های دیسکی را استخراج کردند. این قانون نشان می‌دهد که چرخش این کهکشان‌ها با ماده مرئی موجود در آن مشخص می‌شود، حتی اگر کهکشان عمدتاً از ماده تاریک تشکیل شده باشد.

تصویری که ماده تاریک شکل می‌دهد، زیبا است، اما برای جامعه کوچکی از فیزیکدانان و ستاره‌شناسانی که از کیهان‌شناسی ماده تاریک اجتناب کرده‌اند و به جای آن، MOND را پذیرفته‌اند، به اندازه کافی دقیق نیست. در واقع آنها شواهد فراوانی برای پرونده خود دارند. در سال 2016 استیسی مک‌گاو از دانشگاه کیس وسترن رزرو منحنی های چرخش 153 کهکشان را اندازه گیری کرد (فیزیک کشیش لِت 117 201101) و با دقت بی سابقه ای دریافتند که منحنی های چرخش آنها توسط MOND توضیح داده شده است، بدون اینکه نیازی به توسل به هاله ای از ماده تاریک در اطراف هر کهکشان باشد. او با این کار، پیش بینی میلگروم را توجیه کرد.

مک گاگ - محقق سابق ماده تاریک که اکنون از طرفداران MOND است، می گوید: "من ادعا می کنم که MOND این چیزها را بهتر از ماده تاریک توضیح می دهد، و دلیل آن قدرت پیش بینی آن است." او به این واقعیت اشاره می کند که اگر جرم مرئی (همه ستارگان و گازهای آن) یک کهکشان را بدانید، با اعمال MOND می توانید سرعت چرخش را محاسبه کنید. در پارادایم ماده تاریک، شما نمی توانید سرعت ها را بر اساس حضور ماده تاریک پیش بینی کنید. در عوض، شما باید منحنی چرخش کهکشان را اندازه گیری کنید تا بفهمید چقدر ماده تاریک وجود دارد. مک‌گاگ استدلال می‌کند که این استدلال دایره‌ای است، نه اثبات ماده تاریک.

چگونه گرانش را اصلاح کنیم

اصلاح قوانین گرانش ممکن است برای بسیاری از فیزیکدانان مذموم باشد - قدرت نیوتن و انیشتین چنین است - اما این کار چندان عجیب و غریب نیست. از این گذشته، ما در یک جهان مرموز زندگی می کنیم که پر از معماهای علمی است. انرژی تاریک مسئول شتاب انبساط کیهان چیست؟ چرا در اندازه گیری های مختلف نرخ انبساط جهان تنش وجود دارد؟ چگونه کهکشان ها به این سرعت در کیهان اولیه شکل می گیرند، همانطور که توسط هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب? محققان به طور فزاینده ای به دنبال نظریه های گرانش اصلاح شده برای ارائه پاسخ هستند، اما همه مدل های گرانش اصلاح شده برابر نیستند.

کاری که هر نظریه گرانش اصلاح شده، از جمله MOND، باید انجام دهد این است که توضیح دهد چرا در مقیاس های روزمره از ما پنهان می ماند و فقط تحت شرایط خاصی وارد عمل می شود.

تسا بیکرکیهان شناس و استاد گرانش اصلاح شده در دانشگاه پورتسموث در بریتانیا، حرفه خود را بر اساس آزمایش قوانین گرانش و جستجوی تغییرات ایجاد کرده است تا در مورد خود سعی کند انرژی تاریک را توضیح دهد. بیکر توضیح می‌دهد: «MOND، که نمونه‌ای از تئوری گرانش اصلاح‌شده است، از این جهت غیرعادی است که نظریه‌ای است که سعی می‌کند جایگزین ماده تاریک شود. اکثر نظریه های گرانش اصلاح شده این کار را انجام نمی دهند.

کاری که هر نظریه گرانش اصلاح‌شده، از جمله MOND، باید انجام دهد این است که توضیح دهد چرا در مقیاس‌های روزمره از ما پنهان می‌ماند و فقط تحت شرایط خاصی وارد عمل می‌شود. فیزیکدانان نقطه ای که در آن این انتقال رخ می دهد را "غربالگری" می نامند و همه اینها یک مشکل مقیاس است.

بخش دشوار این است که چگونه می‌توانید اصلاح را در مقیاس‌هایی که می‌دانیم نسبیت عام به خوبی کار می‌کند پنهان کنید؟ بیکر می پرسد. نقطه بدیهی برای شروع ممکن است در نظر گرفتن اینکه آیا گرانش در مقیاس فاصله متفاوت است، بنابراین در منظومه شمسی ما گرانش با قانون مربع معکوس محو می شود، اما در مقیاس خوشه های کهکشانی با سرعت متفاوتی کاهش می یابد. مک‌گاگ می‌گوید: «این به‌طور قطعی کار نمی‌کند،» و می‌افزاید که مقیاس‌های دیگری هم کار می‌کنند.

به عنوان مثال، یک نظریه گرانش اصلاح شده که بیکر با آن کار می کند - معروف به f(R) جاذبه زمین - نظریه نسبیت عام اینشتین را تعمیم می دهد. زیر f(R) گرانش اثر انرژی تاریک را در مناطقی از فضا که چگالی ماده به اندازه کافی کم می شود، مانند حفره های کیهانی، روشن می کند. برای MOND، مقیاس مکانیسم غربالگری شتاب است. در زیر یک شتاب گرانشی مشخصه به عنوان نامیده می شود a0 - که حدود 0.1 نانومتر بر ثانیه است - گرانش متفاوت عمل می کند.

به جای پیروی از قانون مربع معکوس، در شتاب های زیر a0 گرانش آهسته تر، برعکس فاصله کاهش می یابد. بنابراین چیزی که به دور چهار برابر فاصله می چرخد، یک چهارم گرانش را احساس می کند، نه یک شانزدهم. شتاب‌های گرانشی کم لازم برای این امر دقیقاً همان شتاب‌هایی است که ستارگان در حومه کهکشان‌ها تجربه می‌کنند. بنابراین MOND این تغییرات را در شتاب‌های پایین به همان روشی تغییر می‌دهد f(Rبیکر توضیح می‌دهد که گرانش تغییرات خود را در چگالی کم تغییر می‌دهد.

درگیری و جنجال

MOND برای کهکشان‌های منفرد برتر است، اما بسته به اینکه با چه کسی صحبت می‌کنید، شاید در محیط‌های دیگر چندان خوب عمل نکند. و به طور خاص یک شکست یکی از سرسخت ترین حامیان MOND را علیه این نظریه تبدیل کرده است.

آزمایشگاه ایده آلی که در آن MOND آزمایش شود، آزمایشگاهی است که انتظار نمی رود ماده تاریک در مقادیر زیادی وجود داشته باشد، به این معنی که هر گونه ناهنجاری گرانشی باید فقط از خود قوانین گرانش ناشی شود. سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی گسترده یکی از این محیط‌ها هستند که از جفت‌هایی از ستاره‌هایی با 500 واحد نجومی یا بیشتر تشکیل شده است. جدا از هم (جایی که یک واحد نجومی یا AU است میانگین فاصله زمین و خورشید). در چنین جدایی های عظیم، میدان گرانشی که هر ستاره احساس می کند ضعیف است.

با تشکر از ماموریت فضایی نجومی گایا آژانس فضایی اروپاتیم‌هایی از محققان MOND اکنون توانسته‌اند حرکت دوتایی‌های گسترده را در جستجوی شواهدی از MOND اندازه‌گیری کنند. نتایج از نظر بقای MOND به عنوان یک نظریه معتبر، بحث برانگیز و متناقض بوده است.

یک تیم به رهبری کیو هیون چای از دانشگاه سجونگ در سئول، تجزیه و تحلیل جامعی از 26,500 باینری گسترده انجام داد و حرکات مداری را پیدا کرد که با پیش‌بینی‌های MOND مطابقت داشت.apJ 952 128). این توسط کار قبلی خاویر هرناندز از Universidad Nacional Autónoma de México پشتیبانی شد، که از نتایج "هیجان انگیز" Chae استقبال کرد. اما همه قانع نشده اند.

2 زمین آزمایش

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world-2.jpg" data-caption="Courtesy: a NASA/JPL-Caltech; b CC BY 4.0 Kyu-Hyun Chae/آپ جی. 952 128 اینچ title=”برای باز کردن تصویر در پنجره بازشو کلیک کنید” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between-dark-matter -and-modified-gravity-physics-world-2.jpg”>تصویر نجومی از یک منظومه دوتایی با مدار ترسیم شده روی آن. و دو نمودار که داده های گرانشی را برای 20,000 سیستم باینری نشان می دهد

(سمت چپ) سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی گسترده مانند این باید یک آزمایش ایده‌آل برای MOND باشد زیرا تأثیر ماده تاریک باید حداقل باشد، بنابراین اثرات گرانشی باید صرفاً از قوانین گرانش ناشی شود. (راست) Kyu-Hyun Chae از دانشگاه Sejong در سئول این را با تجزیه و تحلیل مشاهدات بیش از 20,000 سیستم دوتایی گسترده آزمایش کرد. او یک ناهنجاری گرانشی ثابت (ضریب تقویت 1.4) در شتاب های کمتر از 0.1 نانومتر بر ثانیه پیدا کرد.2. این با نظریه اصلی MOND مطابقت دارد.

در دانشگاه سنت اندروز در انگلستان، ایندرانیل بانیک روی پروژه شش ساله خود برای اندازه گیری MOND در باینری های گسترده کار می کرد. او برنامه‌های خود را قبل از انجام اندازه‌گیری‌هایش منتشر کرده بود، و مطمئن بود که برای صحبت با کارشناسان دیگر و گرفتن بازخورد، زمان می‌گذارد و روش خود را به‌طور دقیق تنظیم می‌کرد تا همه بتوانند موافق باشند. بانیک کاملاً انتظار داشت که نتایج او نشان دهد که MOND واقعی است. او می گوید: «بدیهی است که انتظار داشتم سناریوی MOND کار کند. "بنابراین واقعاً یک غافلگیری بزرگ بود وقتی که اینطور نبود."

در مقاله ای که در اواخر سال 2023 منتشر شد، بانیک هیچ انحرافی از گرانش استاندارد نیوتنی پیدا نکرد.اطلاعیه های ماهانه انجمن نجوم سلطنتی 10.1093/mnras/stad3393). نتایج آنچنان ضربه‌ای به او وارد شد که دنیای بانیک را تکان داد و او علناً اعلام کرد که MOND اشتباه می‌کرد - که او را تا حدودی گرفتار کرد. با این حال، چرا باید نتایج او تا این اندازه با چای و هرناندز متفاوت باشد؟ بانیک می گوید: «مطمئناً، آنها هنوز هم بحث می کنند که چیزی در آنجا وجود دارد. با این حال، او نسبت به نتایج آنها تردید دارد و به تفاوت در نحوه برخورد آنها با عدم قطعیت ها در اندازه گیری ها اشاره می کند.

این موارد اختلاف بسیار فنی هستند، بنابراین شاید تعجب آور نباشد که تفاسیر متفاوتی به آن رسیده است. در واقع، برای خارجی ها دشوار است که بدانند چه کسی درست است و چه کسی درست نیست. مک‌گاگ اذعان می‌کند: «دانستن نحوه قضاوت در این مورد بسیار سخت است. "من حتی برای قضاوت در این مقیاس ها کاملاً واجد شرایط نیستم، و من از بسیاری افراد واجد شرایط تر هستم!"

این فقط باینری های گسترده نیست که در آن Banik می بیند MOND از کار می افتد. او همچنین به منظومه شمسی خودمان اشاره می کند. یکی از اصول اصلی MOND پدیده "اثر میدان خارجی" است که به موجب آن میدان گرانشی کلی کهکشان راه شیری قادر است خود را بر روی منظومه های کوچکتر مانند منظومه شمسی ما حک کند. ما باید این اثر را ببینیم، به ویژه در مدار سیارات بیرونی. جستجو برای این اثر از طریق داده های ردیابی رادیویی از فضاپیمای کاسینی ناساکه بین سال‌های 2004 تا 2017 به دور زحل می‌چرخد، هیچ مدرکی دال بر تأثیر میدان خارجی بر مدار زحل پیدا نکرده است.

بانیک می‌گوید: «مردم شروع به درک این موضوع کرده‌اند که هیچ راهی برای تطبیق MOND با عدم شناسایی اثرات در داده‌های کاسینی وجود ندارد و MOND در مقیاس‌های زیر یک سال نوری کار نخواهد کرد. اگر بانیک درست باشد، MOND را در مکان بسیار بدی رها می کند – اما این تنها میدان جنگی نیست که جنگ MOND علیه ماده تاریک در آن در حال انجام است.

معماهای خوشه ای

در سال 2006 ناسا a تصویری دیدنی از برخورد دو خوشه کهکشانی که به شکل ترکیبی آنها خوشه گلوله نامیده می شود. تلسکوپ فضایی هابل نماهایی با وضوح بالا از محل کهکشان ها ارائه کرد، در حالی که مشاهدات پرتو ایکس گاز داغ بین آن کهکشان ها از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا انجام شد. بر اساس مکان کهکشان ها و گازها و همچنین درجه عدسی گرانشی به عنوان ماده در فضای خمیده خوشه، دانشمندان توانستند مکان ماده تاریک را در خوشه محاسبه کنند.

می‌گوید: «ادعا شد که خوشه گلوله وجود ماده تاریک را تأیید می‌کند، که برای استدلال قوی علیه MOND استفاده شده است. پاول کروپا، اخترفیزیکدان دانشگاه بن. "خب، معلوم می شود که وضعیت دقیقا برعکس است."

کروپا در شور و شوق خود برای MOND وحشی است و هدف خود را کاوش در بزرگترین مقیاس ساختار ممکن - خوشه های کهکشانی در مقیاس بزرگ قرار داده است. در تلاقی او چیزی کمتر از مدل استاندارد کیهان شناسی وجود ندارد، که به صورت محاوره ای به عنوان "lambda-CDM" یا ΛCDM شناخته می شود (Λ به ثابت کیهانی یا جزء انرژی تاریک جهان اشاره دارد و CDM ماده تاریک سرد است).

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world-3.jpg" data-caption="مقدماتی تصور یک هنرمند آژانس فضایی اروپا از چگونگی شکل گیری جهان بسیار اولیه (کمتر از 1 میلیون سال) هنگامی که از طریق فوران ناگهانی شکل گیری ستاره ها می گذشت. (با احترام: A Schaller/STScI)” title=”برای باز کردن تصویر در پنجره بازشو کلیک کنید” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the- battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world-3.jpg”>تصور هنرمند از اینکه جهان بسیار اولیه (با قدمت کمتر از 1 میلیون سال) چگونه به نظر می رسید

برای یک چیز، کروپا معتقد است که چنین خوشه‌های کهکشانی عظیمی حتی نباید وجود داشته باشند، اصلاً فکر نمی‌کنید زمانی برای برخورد با جابجایی‌های قرمز زیاد داشته باشند. ΛCDM معتقد است که ساختارها باید به کندی رشد کنند، و کروپا استدلال می کند که برای آنچه تلسکوپ های ما به ما نشان می دهند بسیار کند است: کهکشان های عظیم و خوشه های عظیم در کیهان اولیه. مهم‌تر، این پویایی برخوردهای خوشه‌ای است که به کروپا امیدوار می‌شود. به طور خاص، ΛCDM پیش‌بینی می‌کند که سرعت کهکشان‌هایی که در چاه گرانشی خوشه ترکیبی سقوط می‌کنند باید بسیار کمتر از آنچه مشاهده می‌شود باشد.

کروپا می‌گوید: «برخوردهای خوشه‌های کهکشانی با ΛCDM در تضاد کامل با MOND هستند، در حالی که با MOND مطابقت دارند. با وجود شور و شوق کروپا، مک گاگ چندان مطمئن نیست. در واقع، او فکر می کند که خوشه های کهکشانی یک مشکل واقعی برای ΛCDM و MOND هستند.

او اذعان می کند: "این یک آشفتگی است." برای ماده تاریک، سرعت برخورد بسیار زیاد است. افراد ماده تاریک به این سو و آن سو رفته اند و استدلال می کنند که آیا سرعت ها خیلی سریع است یا نه؟ برای MOND، خوشه‌های کهکشانی حتی پس از اعمال MOND، اختلاف جرمی را نشان می‌دهند. خوشه‌ها به من مربوط می‌شوند زیرا راه خوبی برای خروج از آن نمی‌بینم.»

تئوری همه چیز؟

خوشه ها و باینری های گسترده را می توان مورد بحث قرار داد برای همیشه تا زمانی که یک یا آن طرف شکست را قبول کند. اما شاید جدی‌ترین انتقادی که به MOND وارد شده، فقدان کامل آن از یک مدل کیهانی قابل اجرا بوده است. تلاش برای جایگزینی ماده تاریک با گرانش اصلاح شده در کهکشان ها خوب و خوب است، اما برای اینکه این نظریه در نهایت موفق شود، باید همه چیزهایی را که ماده تاریک می تواند و بیشتر توضیح دهد. این بدان معنی است که باید رقیب ΛCDM در توضیح آنچه در آن می بینیم باشد پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) - تشعشع مایکروویو اولیه که جهان را پر می کند.

CMB اغلب به عنوان "گلوله آتشین بیگ بنگ" شناخته می شود، اما بیشتر از این است. به شکل تغییرات دمایی ظریف از 379,000 سال پس از انفجار بزرگ، آنچه ما آن را ناهمسانگردی می‌نامیم، مربوط به مناطقی با چگالی کمی بالاتر یا پایین‌تر است که توسط امواج صوتی که از طریق پلاسمای اولیه طنین می‌زنند، ایجاد شده‌اند. اینها بذرهای تشکیل ساختار در جهان هستند. از این دانه‌ها «وب کیهانی» رشد کرد - شبکه‌ای از رشته‌های ماده که در امتداد آن کهکشان‌ها رشد می‌کنند و در جایی که رشته‌ها به هم می‌رسند، خوشه‌های کهکشانی بزرگ.

MOND برای توضیح منحنی‌های چرخش کهکشان‌ها با استفاده از نیوتن و نه انیشتین ابداع شد. 20 سال دیگر طول کشید تا بکنشتاین مدل نسبیتی MOND را ارائه کند که می تواند در کیهان شناسی مدرن اعمال شود. گرانش Tensor-Vector-Scalar (TeVeS) نامیده می شود، و در تلاش برای توضیح اندازه سومین قله آکوستیک در ناهمسانگردی ها که در مدل استاندارد به ماده تاریک نسبت داده می شود، و همچنین محدودیت هایی در مدل سازی عدسی های گرانشی و امواج گرانشی، بسیار محبوب نبود. .

بسیاری از مردم فکر می کردند که مشکل مدل نسبیتی MOND آنقدر دشوار است که امکان پذیر نیست. سپس در سال 2021 کنستانتینوس اسکوردیس و تام زلوسنیک آکادمی علوم چک ثابت کرد که همه اشتباه می کنند. در مدل خود، این دو میدان‌های بردار و اسکالر اصلاح‌کننده گرانش را معرفی کردند که در کیهان اولیه برای ایجاد اثرات گرانشی که ماده تاریک را تقلید می‌کنند، قبل از تکامل در طول زمان و شبیه به نظریه MOND معمولی در جهان مدرن عمل می‌کنند.فیزیک کشیش لِت 127 161302).

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the-battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world-4.jpg" data-caption="پازل آسمان ماموریت پلانک پس زمینه مایکروویو کیهانی را نقشه برداری کرد. تفسیری که به طور گسترده پذیرفته شده از داده ها این است که جهان حدود 4.9٪ ماده معمولی، 26.8٪ ماده تاریک و 68.3٪ انرژی تاریک است. نظریه MOND در ابتدا قادر به توضیح تغییرات دمایی که توسط مأموریت هایی مانند پلانک آشکار شد، نبود. در سال 2021 کنستانتینوس اسکوردیس و تام زلوسنیک مدلی الهام گرفته از MOND ایجاد کردند که با داده‌های پلانک و مدل‌های ماده تاریک مطابقت دارد. (با احترام: ESA and the Planck Collaboration)” title=”برای باز کردن تصویر در پنجره بازشو کلیک کنید” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/cosmic-combat-delving-into-the -battle-between-dark-matter-and-modified-gravity-physics-world-4.jpg”>نقشه پلانک از پس زمینه مایکروویو کیهانی

با توجه به تاریخ عذاب آور تلاش برای توسعه یک مدل نسبیتی MOND، مک‌گاگ معتقد است که نوشتن چنین نظریه‌ای که با پس‌زمینه مایکروویو همخوانی داشته باشد، یک «موفقیت قابل توجه» است. مدل Skordis و Złośnik کامل نیست. مانند TeVeS، برای توضیح میزان عدسی گرانشی که در جهان مشاهده می‌کنیم تلاش می‌کند. بانیک همچنین مشکلات موجود در این مدل را برجسته می‌کند و می‌گوید که «از این جهت که توضیح خوبی برای خوشه‌های کهکشانی ارائه نمی‌کند، دچار مشکل شد».

بیکر این نگرانی ها را تکرار می کند. او می‌گوید: «در حالی که این گام خوبی برای MOND بود که بتواند این کار را انجام دهد، من فکر نمی‌کنم برای بازگرداندن MOND به جریان اصلی کافی باشد. دلیلش این است که [اسکوردیس و زلوسنیک] میدان های اضافی زیادی به آن اضافه کرده اند، زنگ ها و سوت های زیادی را به آن اضافه کرده اند و واقعا ظرافت را از دست می دهد. با CMB کار می کند، اما بسیار غیر طبیعی به نظر می رسد.

شاید ما وزن نابجا را بر دوش مدل وارد می کنیم. می توان آن را فقط به عنوان یک شروع، اثبات مفهوم تلقی کرد. مک‌گاگ می‌گوید: «این نظریه نهایی است یا حتی در مسیر درست، من نمی‌دانم. اما مردم می‌گویند که نمی‌توان این کار را انجام داد، و چیزی که اسکوردیس و زلوسنیک نشان دادند این است که می‌توان آن را انجام داد، و این یک گام مهم به جلو است.»

MOND همچنان به مجذوب کردن، ناامیدی و تحقیر شاگردان ماده تاریک ادامه می دهد. هنوز راه زیادی در پیش است تا جامعه علمی آن را رقیب سنگین وزن ΛCDM بداند، و مطمئناً با داشتن تعداد نسبتاً کمی از افراد روی آن کار می کنند، به این معنی که پیشرفت کند است.

مک‌گاگ می‌گوید، اما موفقیت‌هایی که این تئوری نوپا داشته است را نباید نادیده گرفت. اگر هیچ چیز دیگری نباشد، باید اخترشناسان را با مدل اصلی ماده تاریک بر روی انگشتان خود ادامه دهد.

  • در قسمت دوم از مجموعه سه قسمتی کیت کوپر، او برخی از موفقیت‌های اخیر ماده تاریک و چالش‌های جدی که با آن مواجه است را بررسی خواهد کرد.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک