Zdi se, da študija gravitacijskega popačenja pritlikavih galaksij podpira teorijo spremenjene gravitacije in ne obstoj temne snovi – slednja je ključna komponenta standardnega modela kozmologije.
Temna snov je hipotetična snov, za katero se domneva, da obsega približno 85 % snovi v vesolju. Njegov gravitacijski vpliv preprečuje, da bi veliki predmeti, kot so galaksije, med vrtenjem razleteli, dokaze za temno snov pa lahko najdemo tudi v kozmičnem mikrovalovnem ozadju – sevanju, ki je nastalo kmalu po velikem poku. Vendar pa kljub obilici posrednih dokazov za temno snov delci temne snovi niso bili nikoli odkriti. Posledično obstajajo druge teorije, ki pojasnjujejo obnašanje galaksij, vključno s tistimi, ki spreminjajo zakon gravitacije.
Temna snov naj bi se združevala v haloje – velika področja temne snovi, ki jih skupaj drži gravitacija. Verjamemo, da imajo haloji pomembno vlogo pri razvoju in evoluciji galaksij, kot je Rimska cesta, za katero se zdi, da je sama obdana s halojem temne snovi.
Občutljiv na deformacije
V tej najnovejši raziskavi je Elena Asencio z Univerze v Bonnu s sodelavci iskala dokaze o halojih temne snovi okoli pritlikavih galaksij. To so najmanjše in najpogostejše vrste galaksij in jih je mogoče najti v jatah ali okoli večjih galaksij, kot je Rimska cesta. Zaradi manjših mas so pritlikave galaksije še posebej občutljive na deformacije zaradi gravitacijskih sil, ki delujejo znotraj jate ali bližnje večje galaksije. Vendar bi se ta popačenja zmanjšala, če bi bile pritlikave galaksije ovite v haloje temne snovi.
Da bi raziskali to idejo, so Asencio in njegovi sodelavci pregledali teleskopske slike jate Fornax, ki je polna pritlikavih galaksij. Slike je posnel zelo veliki teleskop Evropskega južnega observatorija. Astronomi so nato poskusili reproducirati opažanja z računalniškimi simulacijami, ki temeljijo na standardnem modelu kozmologije – ki vključuje temno snov.
Presenetljivo ta pristop ni bil uspešen. Izračuni ekipe dejansko kažejo, da bi po standardnem modelu pritlikavce Fornax raztrgala gravitacija.
hipoteza MOND
V želji, da bi odkrili, kaj drži galaksije skupaj, je ekipa naredila več simulacij – tokrat brez temne snovi in namesto tega z uporabo hipoteze Modified Newtonian Dynamics (MOND). MOND, ki ga je prvič razvil izraelski fizik Mordehai Milgrom v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, narekuje, da gravitacija postane močnejša v režimu nizkega pospeška. Ta modifikacija reproducira rotacijska opazovanja galaksij, vendar se vrne k Newtonovemu zakonu v okoljih z visokim pospeškom, kot je sončni sistem.
Študija rotacije galaksije izključuje spremenjeno gravitacijo ali pač?
Za razliko od temne snovi je MOND uspel reproducirati Fornaxova opažanja, kar je vrglo nov dvom o obstoju temne snovi. Dejansko to ni prva študija, ki nakazuje, da dinamike in razvoja nekaterih galaksij ni mogoče razložiti s sklicevanjem na temno snov – in število takšnih opazovanj narašča. Vendar pa imajo MOND in druge teorije, ki spreminjajo gravitacijo, svoje teoretične in opazovalne pomanjkljivosti – zato je verjetno še prezgodaj, da bi obupali nad standardnim modelom, ki vključuje temno snov.
Raziskava je opisana v Mesečna obvestila Royal Astronomical.
