Úgy tűnik, hogy a törpegalaxisok gravitációs torzulásával foglalkozó tanulmány a módosított gravitáció elméletét támasztja alá, nem pedig a sötét anyag létezését – ez utóbbi a kozmológia standard modelljének kulcseleme.
A sötét anyag egy hipotetikus anyag, amelyről úgy gondolják, hogy a világegyetem anyagának körülbelül 85%-át teszi ki. Gravitációs hatása megakadályozza, hogy a nagy objektumok, például a galaxisok szétrepüljenek forgásuk közben, és a sötét anyagra utaló bizonyítékok a kozmikus mikrohullámú háttérben is megtalálhatók – ez a sugárzás, amely röviddel az Ősrobbanás után keletkezett. A sötét anyagra vonatkozó közvetett bizonyítékok bősége ellenére azonban soha nem észleltek sötét anyag részecskéket. Ennek eredményeként más elméletek is léteznek a galaxisok viselkedésének magyarázatára, beleértve azokat is, amelyek módosítják a gravitáció törvényét.
Úgy gondolják, hogy a sötét anyag halókba tömörül – a sötét anyag nagy területei, amelyeket a gravitáció tart össze. Úgy gondolják, hogy a halók fontos szerepet játszanak a galaxisok, például a Tejútrendszer fejlődésében és evolúciójában, amely úgy tűnik, hogy magát egy sötét anyag halója vesz körül.
Deformációra érzékeny
Ebben a legújabb kutatásban Elena Asencio, a Bonni Egyetem munkatársa és munkatársai a törpegalaxisok körüli sötét anyag glóriák bizonyítékait keresték. Ezek a legkisebb és leggyakoribb galaxistípusok, amelyek halmazokban vagy a környező nagyobb galaxisokban, például a Tejútrendszerben találhatók. Kisebb tömegük miatt a törpegalaxisok különösen érzékenyek a halmazon belüli vagy egy közeli nagyobb galaxis gravitációs erői által kifejtett deformációra. Ezek a torzulások azonban csökkennének, ha a törpegalaxisokat sötét anyag halók borítanák be.
Ennek az ötletnek a feltárására Asencio és munkatársai a törpegalaxisokban bővelkedő Fornax-halmaz teleszkópfelvételeit vizsgálták meg. A képeket az Európai Déli Obszervatórium nagyon nagy teleszkópja készítette. A csillagászok ezután megpróbálták reprodukálni a megfigyeléseket számítógépes szimulációk segítségével, amelyek a kozmológia standard modelljén alapultak – amely magában foglalja a sötét anyagot is.
Meglepő módon ez a megközelítés nem járt sikerrel. Valójában a csapat számításai azt sugallják, hogy a Standard Modell esetén a Fornax törpéket széttépné a gravitáció.
MOND hipotézis
A csapat arra vágyott, hogy felfedezze, mi tartja össze a galaxisokat, és több szimulációt is végrehajtott – ezúttal sötét anyag nélkül, helyette a módosított Newtoni dinamika (MOND) hipotézist használta. Először Mordehai Milgrom izraeli fizikus fejlesztette ki az 1980-as években, a MOND azt diktálja, hogy a gravitáció erősödjön az alacsony gyorsulási rendszerben. Ez a módosítás reprodukálja a galaxisok forgási megfigyeléseit, de nagy gyorsulású környezetben, például a Naprendszerben visszatér Newton törvényéhez.
A galaxis forgási vizsgálata kizárja a módosított gravitációt, vagy nem?
A sötét anyaggal ellentétben a MOND képes volt reprodukálni a Fornax megfigyeléseit, ami újabb kétségeket vetett fel a sötét anyag létezésében. Valójában nem ez az első tanulmány, amely arra utal, hogy egyes galaxisok dinamikája és evolúciója nem magyarázható a sötét anyag megidézésével – és az ilyen megfigyelések száma egyre növekszik. A MOND-nak és más, a gravitációt módosító elméleteknek azonban megvannak a maguk elméleti és megfigyelési hiányosságai – így valószínűleg még korai lenne lemondani a sötét anyagot tartalmazó Standard Modellről.
A kutatás leírása a A Royal Astronomical havi közleményei.
