Az alternatív gravitáció vitatott elméletének felelevenítése a galaktikus forgás új pörgésével

A semleges hidrogéngáz rádióképe az AGC 114905 galaxisban. A dőlésszögét egy fekete ellipszis becsüli, amely a legjobban illik az adatokhoz. Feltételezve, hogy a galaxis kör alakú, ha szemből nézzük, ez azt jelenti, hogy mérsékelt, 32 fokos dőlésszögű. Az új tanulmány azonban azt sugallja, hogy egy nagyon alacsony dőlésszögű kék ​​ellipszis valóban igaz lehet – ezzel megmentve a MOND-elméletet -, ha a galaxis alapvetően nem kör alakú. A szerzők bemutatják, hogy ez egy egyedi MOND szimuláció segítségével lehetséges. Hitel: 7. ábra Mancera-Pina et al. 2022 (MNRAS, 512, 3230)

A St Andrews Egyetem fizikusa által vezetett nemzetközi csillagászcsoport újjáélesztette a gravitáció alternatív elméletét.

Dr. Indranil Banik, a St Andrews Egyetem Fizikai és Csillagászati ​​Iskola munkatársa által vezetett kutatás feltárta a gáz nagy várható forgási sebességét törpe galaxis Összhangban a Milgromian Dynamics (MOND) néven ismert, korábban megcáfolt elmélettel.

Egy korábbi tanulmány a gáz forgási sebességéről az AGC 114905 törpegalaxisban (Mancera Pena és társai, 2022) megállapította, hogy a gáz nagyon lassan forog, és így azt állította, hogy a MOND elmélet halott.

Az ilyen elméletek elengedhetetlenek az univerzumunk megértéséhez, mert az ismert fizika szerint a galaxisok olyan gyorsan forognak, hogy el kell térniük egymástól. A MOND az általános relativitáselmélet ellentmondásos alternatívája, a gravitáció jelenségének uralkodó einsteini ihletésű felfogása. Az általános relativitáselmélet azonban megköveteli, hogy a sötét anyag összetartsa a galaxisokat, míg a MOND nem sötét anyag.

Mivel a sötét anyagot a több évtizedes rendkívül érzékeny kutatások ellenére sem fedezték fel, különféle elméletek születtek annak magyarázatára, hogy mi köti össze a galaxisokat. Vita folyik a helyes elméletről. A Mancera Pina és munkatársai tanulmányában közölt rendkívül alacsony centrifugálási sebesség ellentétes a várakozásokkal egy olyan világban, amelyet az általános relativitáselmélet szabályoz, és nagy mennyiségű sötét anyag található.

Dr. Banek csoportja azzal érvel, hogy a MOND gravitációs elméletében megjósolt nagy forgási sebesség összhangban van a dőléskor megfigyeltekkel galaxis Túlzott.

A csillagok és a gázok forgása távoli galaxisokban nem mérhető közvetlenül. Pontos spektroszkópiai mérésekkel csak a látóvonal mentén lévő komponens ismert. Ha a galaxist szinte fejjel látjuk, akkor többnyire az égbolt síkján belül kering. Ez félrevezetheti a megfigyelőket, és azt gondolhatják, hogy a galaxis nagyon lassan forog, ami miatt túl kell becsülniük a henger és az égbolt síkjai közötti dőlést. Ezt a dőlést az elliptikus galaxis megjelenése alapján becsülték meg (lásd a képet).

Az új tanulmány ezt a kulcsfontosságú kérdést egy hasonló koronggalaxis részletes MOND-szimulációjával vizsgálta AGC 114905 A Bonni Egyetemen készítette Srikanth Nagesh és Pavel Kroupa, a Bonni Egyetem és a Prágai Károly Egyetem professzora kezdeményezésére. A szimulációk azt mutatják, hogy kissé elliptikusnak tűnhet még akkor is, ha szembe nézzük. Ennek az az oka, hogy a galaxisban lévő csillagok és gázok gravitációval rendelkeznek, és kissé nem kör alakúakká húzhatják magukat. Egy hasonló folyamat hatására spirálkarok jelennek meg a koronggalaxisokban, amelyek olyan általános jellemzők, hogy ezeket gyakran spirálgalaxisoknak nevezik.

Ennek eredményeként a galaxis közelebb kerülhet a konfrontációhoz, mint azt a megfigyelők gondolják. Ez azt jelentheti, hogy a galaxis sokkal gyorsabban forog, mint azt jelentették, ami megszünteti a MOND feszültségét.

Dr. Banek, az új tanulmány vezető szerzője a következőket mondta: „Szimulációink azt mutatják, hogy az AGC 114905 dőlésszöge jóval alacsonyabb lehet, mint amit jelentettek, ami azt jelenti, hogy a galaxis sokkal gyorsabban forog, mint azt az emberek gondolják. MOND előrejelzésekkel.”

Dr. Hongsheng Zhao, a St Andrews-i Egyetem Fizikai és Csillagászati ​​Iskola munkatársa azt mondta: „A galaxis rendkívül alacsony forgási sebessége nem kompatibilis sem a MOND-dal, sem a sötét anyag standard megközelítésével. De csak a MOND képes legyőzni ezt a látszólagos ellentmondást.” .

Az új tanulmány azzal is érvel, hogy hasonló „pszeudo-dőlés” hatás nem valószínű, hogy megjelenik a standard sötét anyag megközelítésben, mivel a galaxist egy sima, sötét anyag halója uralja. A csillagok és a gázok minimális mértékben járulnak hozzá a gravitációhoz, így a korong nem „öngravitáló”.

Ez azt jelenti, hogy szemből nézve valószínűleg nagyon kör alakúnak tűnik, amint azt egy másik csoport szimulációi is megerősítik (Selwood és Sanders, 2022). Ennek eredményeképpen a megfigyelt ellipszoidnak a korong és az égbolt szintje közötti jelentős dőlés következménye kell, hogy legyen. A forgási sebesség ekkor nagyon kicsi lesz, ami azt jelenti, hogy a galaxisban nagyon kevés a sötét anyag. Ebben a környezetben nem lehetséges, hogy egy elszigetelt törpegalaxis kis mennyiségű sötét anyagot tartalmazzon csillagokban és gázokban lévő tömege alapján.

Pavel Krupa, a Bonni Egyetem és a Prágai Károly Egyetem professzora ezeknek az eredményeknek a tágabb kontextusáról azt mondta: „Bár a MOND jól működik az eddig elvégzett tesztekben, a standard megközelítés nagyon komoly problémákat okoz a törpétől kezdve minden skálán. galaxisok, mint például az AGC 114905 egészen kozmikus léptékekig, amint azt számos független csapat találta.”

Hivatkozás: „A Milgromi koronggalaxisok túlzott hajlásai: Az AGC 114905 rendkívül szélesedő galaxis esete” Indranil Banik, Srikanth T Nagesh, Hosein Haghi, Pavel Kroupa, Hongsheng Zhao, 2022. április 19. A Royal Astronomical Society havi közleményei.
DOI: 10.1093/mnras/stac1073