Neue Messungen der Galaxienrotation tendieren zu einer modifizierten Gravitation als Erklärung für dunkle Materie

Obwohl Dunkle Materie ein wesentlicher Bestandteil des kosmologischen Standardmodells ist, ist sie nicht ohne Probleme. Es gibt immer noch nagende Geheimnisse über diese Objekte, nicht zuletzt die Tatsache, dass Wissenschaftler keine direkten Beweise für die Partikel gefunden haben.

Trotz vieler Recherchen haben wir es noch nicht herausgefunden Teilchen der Dunklen Materie. Daher bevorzugen einige Astronomen eine Alternative, wie z. B. modifizierte Newtonsche Dynamik (MoND) oder modifiziert Gravitationsmodell. Eine neue Studie zur galaktischen Rotation scheint sie zu stützen.

Die Idee von MoND ist von der Rotation der Galaxie inspiriert. Die meiste sichtbare Materie in der Galaxie sammelt sich in der Mitte, daher würde man erwarten, dass Sterne, die näher am Zentrum liegen, schnellere Umlaufgeschwindigkeiten haben als weiter entfernte Sterne, ähnlich wie Planeten in unserem Sonnensystem. Was uns auffällt ist, dass die Sterne in der ganzen Galaxie ungefähr gleich schnell rotieren. Die Rotationskurve ist im Grunde eher flach als abfallend. Die Lösung der Dunklen Materie besteht darin, dass Galaxien von einem Halo aus unsichtbarer Materie umgeben sind, aber 1983 argumentierte Mordehay Milgrom, dass unser Gravitationsmodell falsch sein muss.

In interstellaren Entfernungen, die Erdanziehungskraft Hauptsächlich Newtonsche Sterne. statt Umbau generelle RelativitätMilgrom schlug eine Modifikation von Newtons universellem Gravitationsgesetz vor. Er argumentierte, dass die Schwerkraft anstelle der Anziehungskraft als reine umgekehrte quadratische Beziehung unabhängig von der Entfernung eine kleine Restzugkraft hat. Dieser Überrest beträgt nur etwa 10 Billionstel G, aber er reicht aus, um die galaktischen Rotationskurven zu erklären.

Natürlich bedeutet das Hinzufügen eines kleinen Terms zur Newtonschen Gravitation, dass Sie auch Einsteins Gleichungen optimieren müssen. So wurde MoND auf verschiedene Weise verallgemeinert, wie z. B. AQUAL, was für „quadruple Lagrangeian“ steht. Sowohl das AQUAL-Modell als auch das Standard-LCDM können die beobachteten galaktischen Rotationskurven erklären, aber es gibt einige subtile Unterschiede.

Hier setzt eine aktuelle Studie an. Ein Unterschied zwischen AQUAL und LCDM ist die Rotationsgeschwindigkeit von Sternen im inneren Orbit gegenüber Sternen im äußeren Orbit. Für LCDM müssen beide einer Texturverteilung unterliegen, also muss die Kurve glatt sein. AQUAL sagt aufgrund der Dynamik der Theorie eine kleine Lücke in der Kurve voraus. Sie ist zu klein, um sie in einer einzelnen Galaxie zu messen, aber statistisch gesehen sollte es kaum Verschiebungen zwischen der nach innen gerichteten und der nach außen gerichteten Geschwindigkeitsverteilung geben.

Daher betrachtete der Autor dieses Papiers hochauflösende Geschwindigkeitskurven für 152 Galaxien, wie sie in der Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC)-Datenbank beobachtet wurden. Er fand eine Verschiebung in Übereinstimmung mit AQUAL. Die Daten scheinen die modifizierte Schwerkraft gegenüber der Standardkosmologie der dunklen Materie zu unterstützen.

Das Ergebnis ist spannend, aber nicht kategorisch schnippisch Dunkle Materie. Das AQUAL-Modell hat seine eigenen Probleme, wie seine Inkonsistenz mit dem beobachteten Gravitationslinseneffekt Galaxien. Aber es ist ein Sieg für die Underdog-Theorie, die einige Astronomen dazu bringt, „Vive le MoND!“ auszurufen.

Forschung veröffentlicht am arXiv Prepress-Server.