Một nghiên cứu về sự biến dạng hấp dẫn của các thiên hà lùn dường như ủng hộ lý thuyết về lực hấp dẫn biến đổi hơn là sự tồn tại của vật chất tối – vật chất tối là thành phần chính của Mô hình chuẩn của vũ trụ học.
Vật chất tối là một chất giả thuyết được cho là chiếm khoảng 85% vật chất trong vũ trụ. Ảnh hưởng hấp dẫn của nó ngăn các vật thể lớn như các thiên hà bay ra xa nhau khi chúng quay và bằng chứng về vật chất tối cũng có thể được tìm thấy trong nền vi sóng vũ trụ – bức xạ được tạo ra ngay sau Vụ nổ lớn. Tuy nhiên, bất chấp vô số bằng chứng gián tiếp về vật chất tối, các hạt vật chất tối chưa bao giờ được phát hiện. Kết quả là, các lý thuyết khác tồn tại để giải thích hành vi của các thiên hà, bao gồm cả những lý thuyết làm thay đổi định luật hấp dẫn.
Vật chất tối được cho là kết tụ lại với nhau thành quầng sáng – những vùng vật chất tối lớn được giữ lại với nhau bằng lực hấp dẫn. Các quầng sáng được cho là đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và tiến hóa của các thiên hà như Dải Ngân hà, dường như được bao quanh bởi một quầng vật chất tối.
Dễ bị biến dạng
Trong nghiên cứu mới nhất này, Elena Asencio tại Đại học Bonn và các đồng nghiệp đã tìm kiếm bằng chứng về quầng vật chất tối xung quanh các thiên hà lùn. Đây là những loại thiên hà nhỏ nhất và phổ biến nhất và có thể được tìm thấy trong các cụm hoặc xung quanh các thiên hà lớn hơn như Dải Ngân hà. Do có khối lượng thấp hơn, các thiên hà lùn đặc biệt dễ bị biến dạng bởi lực hấp dẫn tác dụng trong một cụm hoặc bởi một thiên hà lớn hơn gần đó. Tuy nhiên, những biến dạng này sẽ giảm đi nếu các thiên hà lùn được bao bọc trong các quầng vật chất tối.
Để khám phá ý tưởng này, Asencio và các đồng nghiệp đã kiểm tra các hình ảnh từ kính viễn vọng của Cụm Fornax, nơi có rất nhiều thiên hà lùn. Những hình ảnh được chụp bởi Kính viễn vọng Rất lớn của Đài thiên văn Nam châu Âu. Sau đó, các nhà thiên văn học đã cố gắng tái tạo các quan sát bằng mô phỏng máy tính dựa trên Mô hình chuẩn của vũ trụ học – bao gồm cả vật chất tối.
Đáng ngạc nhiên, cách tiếp cận này đã không thành công. Thật vậy, các tính toán của nhóm đề xuất theo Mô hình Chuẩn, các sao lùn Fornax sẽ bị lực hấp dẫn xé nát.
giả thuyết MOND
Háo hức khám phá điều gì đang giữ các thiên hà lại với nhau, nhóm đã thực hiện nhiều mô phỏng hơn – lần này không có vật chất tối, và thay vào đó sử dụng giả thuyết Động lực học Newton đã sửa đổi (MOND). Được phát triển lần đầu tiên bởi nhà vật lý người Israel Mordehai Milgrom vào những năm 1980, MOND cho rằng lực hấp dẫn trở nên mạnh hơn trong chế độ gia tốc thấp. Sự sửa đổi này tái tạo các quan sát quay của các thiên hà nhưng trở lại định luật Newton trong môi trường có gia tốc cao như hệ mặt trời.
Nghiên cứu xoay vòng thiên hà loại trừ lực hấp dẫn biến đổi, hay không?
Không giống như vật chất tối, MOND có thể tái tạo các quan sát của Fornax, làm dấy lên nghi ngờ mới về sự tồn tại của vật chất tối. Thật vậy, đây không phải là nghiên cứu đầu tiên cho thấy rằng động lực học và sự tiến hóa của một số thiên hà không thể được giải thích bằng cách gọi vật chất tối – và số lượng các quan sát như vậy đang tăng lên. Tuy nhiên, MOND và các lý thuyết khác làm thay đổi lực hấp dẫn có những thiếu sót về lý thuyết và quan sát của riêng chúng – vì vậy có lẽ còn quá sớm để từ bỏ Mô hình Chuẩn kết hợp vật chất tối.
Nghiên cứu được mô tả trong Thông báo hàng tháng của Royal Astronomical.
