Исследование гравитационных искажений карликовых галактик, по-видимому, подтверждает теорию модифицированной гравитации, а не существование темной материи – последняя является ключевым компонентом Стандартной модели космологии.
Темная материя — это гипотетическая субстанция, которая, как полагают, составляет около 85% материи во Вселенной. Его гравитационное влияние предотвращает разлет крупных объектов, таких как галактики, во время их вращения, а доказательства существования темной материи также можно найти в космическом микроволновом фоне — излучении, которое образовалось вскоре после Большого взрыва. Однако, несмотря на обилие косвенных свидетельств существования темной материи, частицы темной материи так и не были обнаружены. В результате существуют другие теории, объясняющие поведение галактик, в том числе те, которые изменяют закон гравитации.
Считается, что темная материя слипается в ореолы — большие области темной материи, которые удерживаются вместе под действием гравитации. Считается, что гало играют важную роль в развитии и эволюции галактик, таких как Млечный Путь, который, по-видимому, окружен ореолом темной материи.
Подвержен деформации
В своем последнем исследовании Елена Асенсио из Боннского университета и ее коллеги искали доказательства наличия гало темной материи вокруг карликовых галактик. Это самые маленькие и наиболее распространенные типы галактик, их можно найти в скоплениях или вокруг более крупных галактик, таких как Млечный Путь. Из-за своей меньшей массы карликовые галактики особенно уязвимы для деформации под действием гравитационных сил, действующих внутри скопления или близлежащей более крупной галактики. Однако эти искажения были бы уменьшены, если бы карликовые галактики были окутаны ореолами темной материи.
Чтобы изучить эту идею, Асенсио и его коллеги изучили телескопические изображения скопления Форнакс, изобилующего карликовыми галактиками. Снимки были сделаны Очень Большим Телескопом Европейской Южной Обсерватории. Затем астрономы попытались воспроизвести наблюдения с помощью компьютерного моделирования, основанного на Стандартной модели космологии, включающей темную материю.
Удивительно, но этот подход не увенчался успехом. Действительно, расчеты команды предполагают, что в соответствии со Стандартной моделью карлики Печи будут разорваны на части гравитацией.
Гипотеза МОНД
Стремясь выяснить, что удерживает галактики вместе, команда провела больше симуляций – на этот раз без темной материи, а вместо этого использовала гипотезу модифицированной ньютоновской динамики (MOND). Метод MOND, впервые разработанный израильским физиком Мордехаем Милгромом в 1980-х годах, утверждает, что гравитация становится сильнее в режиме низкого ускорения. Эта модификация воспроизводит наблюдения вращения галактик, но возвращается к закону Ньютона в средах с высоким ускорением, таких как Солнечная система.
Изучение вращения галактики исключает модифицированную гравитацию, или нет?
В отличие от темной материи, МОНД смог воспроизвести наблюдения Форнакса, что поставило под сомнение существование темной материи. Действительно, это не первое исследование, предполагающее, что динамику и эволюцию некоторых галактик нельзя объяснить с помощью темной материи – и число таких наблюдений растет. Однако МОНД и другие теории, модифицирующие гравитацию, имеют свои собственные теоретические и наблюдательные недостатки, поэтому, вероятно, еще слишком рано отказываться от Стандартной модели, включающей темную материю.
Исследование описано в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
