Et nytt blikk på rotasjonen av galakser redder den kontroversielle teorien om tyngdekraften

Studien, ledet av Dr Indranil Banik fra School of Physics and Astronomy ved St. Andrews, har funnet en høy forutsagt rotasjonshastighet for gassen i dverggalaksen, som er i samsvar med en tidligere motbevist teori kjent som Milgromian Dynamics (MOND) . En tidligere studie av rotasjonshastigheten til gassen i dverggalaksen AGC 114905 viste at gassen roterer veldig sakte og erklærte MOND-teorien død.

Slike teorier er nødvendige for å forstå universet vårt fordi galakser ifølge kjent fysikk snurrer så fort at de burde sprenges fra hverandre. MOND, et kontroversielt alternativ til det rådende Generell relativitetsteori – Den Einstein-inspirerte forståelsen av gravitasjon, som krever mørk materie for å holde galakser sammen – krever ikke mørk materie. Siden mørk materie aldri har blitt oppdaget, til tross for flere tiår med møysommelige søk, har ulike teorier blitt fremsatt for å forklare hva som holder galakser sammen, og debatten raser om hvilken som er riktig. Den svært lave rotasjonshastigheten rapportert i studien av Mancera Pina et al. er inkonsistent med spådommer for et univers styrt av generell relativitet med rikelig mørk materie.

Dr. Baniks gruppe sier at den høye rotasjonshastigheten som er forutsagt av MOND-teorien om tyngdekraft, stemmer overens med observasjoner hvis galaksens helning er for høy.

Rotasjonen av stjerner og gass i fjerne galakser kan ikke måles direkte. Bare komponenten langs siktlinjen er kjent fra nøyaktige spektroskopiske målinger. Hvis du ser på galaksen nesten ansikt til ansikt, vil den stort sett rotere i himmelplanet. Dette kan villede observatører til å tro at galaksen faktisk roterer veldig sakte, noe som krever at de overvurderer helningen mellom skiven og himmelplanene. Denne måten å estimere hvor elliptisk en galakse ser ut til å være.

Den nye studien utforsket dette viktige spørsmålet ved å bruke detaljerte MOND-simuleringer av en diskgalakse som ligner AGC 114905, utført ved Universitetet i Bonn av Srikanth Nagesh og Pavel Krupa, professor ved Universitetet i Bonn og Charles Universitet i Praha. Simuleringer viser at den kan virke noe elliptisk, selv når den ses fremover. Dette er fordi stjernene og gassen i galaksen har gravitasjon og kan trekkes til en noe ikke-sirkulær form. En lignende prosess forårsaker spiralarmer i skivegalakser, som er så vanlige at de ofte kalles spiralgalakser.

Som et resultat kan galaksen være mye nærmere betrakteren enn observatører trodde. Dette kan bety at galaksen roterer mye raskere enn rapportert, og tar en belastning av MOND.

Dr. Banick, hovedforfatter av den nye studien, sa: "Simuleringene våre viser at helningen til AGC 114905 kan være betydelig mindre enn rapportert, noe som betyr at galaksen faktisk roterer mye raskere enn folk tror i henhold til MONDs forventninger." Dr Hongsheng Zhao, fra School of Physics and Astronomy ved University of St Andrews, sa: "Den svært lave registrerte rotasjonshastigheten til denne galaksen er inkonsistent med både MOND og standardtilnærmingen til mørk materie. Men bare MOND er i stand til å omgå denne motsetningen."

Den nye studien argumenterer også for at en lignende "falsk tilt"-effekt sannsynligvis ikke vil oppstå under Standard Dark Matter Approach fordi galaksen domineres av en glatt mørk materie-halo. Stjernene og gassen har liten effekt på tyngdekraften, så skiven er ikke "selvgraviterende".

Dette betyr at den sannsynligvis vil virke veldig rund når den ses direkte, noe som støttes av simuleringer utført av en annen gruppe. Som et resultat må den observerte elliptisiteten skyldes en betydelig tilt mellom skiven og himmelplanene. I dette tilfellet vil rotasjonshastigheten være svært lav, noe som betyr at det er lite mørk materie i galaksen. I dette synet er det umulig for en isolert dverggalakse å ha en så liten mengde mørk materie, gitt hvor mye masse den har i form av stjerner og gass.

Pavlo Krupa, professor ved universitetet i Bonn og Charles University i Praha, sa om den bredere konteksten til disse resultatene: "Selv om MOND presterer godt i testene som utføres, forårsaker standardtilnærmingen svært alvorlige problemer på alle skalaer, fra dverggalakser som AGC 114905 til de kosmologiske skalaene funnet av mange uavhengige grupper".

Du kan hjelpe Ukraina med å kjempe mot de russiske inntrengerne. Den beste måten å gjøre dette på er å donere midler til Ukrainas væpnede styrker gjennom Redd livet eller via den offisielle siden NBU.

Les også:

• Hubble og universets utvidelse: For 30 år siden begynte romteleskopet sitt oppdrag
• Menneskeheten har store planer for utvinning av mineraler i verdensrommet, men det er mange "men"