Дослідження гравітаційних спотворень карликових галактик, здається, підтверджує теорію модифікованої гравітації, а не існування темної матерії – остання є ключовим компонентом Стандартної моделі космології.
Темна матерія — це гіпотетична речовина, яка, як вважають, становить близько 85% матерії у Всесвіті. Його гравітаційний вплив запобігає розльоту великих об’єктів, таких як галактики, під час їх обертання, а докази існування темної матерії також можна знайти в космічному мікрохвильовому фоні – випромінюванні, яке виникло незабаром після Великого вибуху. Однак, незважаючи на велику кількість непрямих доказів темної матерії, частинки темної матерії ніколи не були виявлені. У результаті існують інші теорії для пояснення поведінки галактик, у тому числі ті, які змінюють закон тяжіння.
Вважається, що темна матерія збирається разом у ореоли – великі області темної матерії, які утримуються разом силою тяжіння. Вважається, що ореоли відіграють важливу роль у розвитку та еволюції таких галактик, як Чумацький Шлях, який, здається, оточений ореолом темної матерії.
Схильний до деформації
У цьому останньому дослідженні Олена Асенсіо з Боннського університету та її колеги шукали докази існування гало темної матерії навколо карликових галактик. Це найменші та найпоширеніші типи галактик, які можна знайти в скупченнях або навколо великих галактик, таких як Чумацький Шлях. Через меншу масу карликові галактики особливо вразливі до деформації силами тяжіння, що діють у скупченні або сусідній більшій галактиці. Однак ці спотворення були б зменшені, якби карликові галактики були огорнуті гало темної матерії.
Щоб дослідити цю ідею, Асенсіо та його колеги дослідили телескопічні зображення скупчення Fornax, яке рясніє карликовими галактиками. Зображення були зроблені Дуже великим телескопом Європейської південної обсерваторії. Потім астрономи спробували відтворити спостереження за допомогою комп’ютерного моделювання на основі Стандартної моделі космології, яка включає темну матерію.
На диво, цей підхід не був успішним. Дійсно, розрахунки команди припускають, що за стандартною моделлю карлики Fornax будуть розірвані на частини під дією гравітації.
Гіпотеза МОНД
Бажаючи з’ясувати, що тримає галактики разом, команда провела більше симуляцій – цього разу без темної матерії, а замість цього використовуючи гіпотезу модифікованої ньютонівської динаміки (MOND). Вперше розроблений ізраїльським фізиком Мордехаєм Мілгромом у 1980-х роках, MOND диктує, що гравітація стає сильнішою в режимі низького прискорення. Ця модифікація відтворює спостереження за обертанням галактик, але повертається до закону Ньютона в середовищах із високим прискоренням, як-от Сонячна система.
Дослідження обертання галактики виключає модифіковану гравітацію, чи не так?
На відміну від темної матерії, MOND зміг відтворити спостереження Форнакса, що поставило під сумнів існування темної матерії. Дійсно, це не перше дослідження, яке свідчить про те, що динаміку та еволюцію деяких галактик неможливо пояснити за допомогою темної матерії – і кількість таких спостережень зростає. Однак MOND та інші теорії, які змінюють гравітацію, мають власні теоретичні недоліки та недоліки спостережень, тому, ймовірно, ще занадто рано відмовлятися від Стандартної моделі, яка включає темну матерію.
Дослідження описано в Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного управління.
