Znajdź zawartość

Badanie grawitacyjnych deformacji galaktyk karłowatych wydaje się wspierać zmodyfikowane teorie grawitacji, a nie teorię o istnieniu ciemnej materii. Ciemna materia to kluczowy element standardowego modelu kosmologicznego, a jej istnienie wynika z teorii względności Einsteina. Międzynarodowy zespół naukowy opublikował na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wyniki badań, które są niekompatybilne z modelem Lambda-CDM – jednym z najpowszechniej uznawanych modeli kosmologicznych – a wspierają alternatywną zmodyfikowaną dynamikę newtonowską (MOND), która wyjaśnia pewne zjawiska bez odwoływania się do ciemnej materii. Zgodnie z powszechnie przyjmowanym poglądem ciemna materia stanowi około 85% materii we wszechświecie. Nie możemy jej dostrzec, jednak widzimy jej wpływ na otoczenie. Jej istnienie nie wyjaśnie jednak wszelkich obserwowanych zjawisk, a fakt, że jej nigdy nie wykryto, przyczynił się do powstania alternatywnych teorii. Uważa się, że ciemna materia tworzy halo galaktyk i wpływa na ich rozwój oraz ewolucję. Takie wielkie sferyczne halo ma otaczać też Drogę Mleczną. Elena Asencio z Uniwersytetu w Bonn, we współpracy z uczonymi z University of St Andrews w Szkocji, Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile i Uniwersytetu w Oulu w Finlandii poszukiwali halo wokół galaktyk karłowatych w Gromadzie w Piecu. Galaktyki takie, ze względu na swoją niską masę, są szczególnie podatne na działanie sił pływowych działających w samej gromadzie lub pochodzących z sąsiednich większych galaktyk. Działanie sił pływowych byłoby jednak zredukowane, gdyby gromada galaktyk była otoczona halo ciemnej materii. Spodziewany stopień zaburzeń zależy od praw grawitacji oraz obecności dominującego halo ciemnej materii. To zaś czyni galaktyki karłowate użytecznymi obiektami do testowania różnych modeli grawitacji, wyjaśniają autorzy badań. Naukowcy obserwowali galaktyki karłowate z Gromady w Piecu, a następnie próbowali odtworzyć zaobserwowane zjawiska za pomocą symulacji komputerowych opartych na standardowym modelu kosmologicznym, który zakłada istnienie ciemnej materii. Okazało się, że model ten nie pasuje do tych galaktyk. Zgodnie z nim galaktyki z Gromady w Piecu powinny zostać rozerwane. Uczeni, chcąc sprawdzić, co utrzymuje galaktyki, przeprowadzili kolejne symulacje, tym razem z wykorzystaniem zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej (MOND). W MOND zasady dynamiki Newtona zostały zmodyfikowane o nieliniową zależność siły od przyspieszenia. W 1983 roku Mordechaj Milgrom postanowił wyjaśnić rozbieżności pomiędzy przewidywanymi i obserwowanymi prędkościami orbitalnymi gwiazd bez odwoływania się do ciemnej materii. Zaproponował, że prawo mówiące iż siła jest wprost proporcjonalna do masy i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości ulega modyfikacji w momencie, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe. MOND nie wyjaśnia problemu brakującej masy, ale za to pozwala na dobre przewidywanie rotacji galaktyk. Badania Asencio i jej zespołu pokazały, że na gruncie MOND – w przeciwieństwie do teorii zakładającej istnienie ciemnej materii – można odtworzyć zjawiska obserwowane w Gromadzie w Piecu. To już kolejne badania pokazujące, że przyjmując istnienie ciemnej materii nie można wyjaśnić wielu zjawisk, za to dobrze można je opisać na gruncie teorii alternatywnych. Musimy jednak pamiętać, że te teorie alternatywne również mają swoje ograniczenia i nie opisują dobrze zjawisk, które możemy opisać odwołując się do ciemnej materii. « powrót do artykułu

Dwaj członkowie Czeskiej Akademii Nauk zaproponowali nową hipotezę zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej (MOND), która wzbudziła zainteresowanie środowiska fizycznego. MOND modyfikuje zasady dynamiki Newtona o nieliniową zależność siły od przyspieszenia. Obywa się ona bez ciemnej materii oraz ciemnej energii, dobrze opisuje zjawiska zachodzące w galaktykach, ale nie radzi sobie z opisem w większej skali. Nie zyskała więc powszechnej akceptacji. Praca Constantinosa Skordisa i Toma Złośnika ma to zmienić. Od wielu lat fizycy akceptują hipotezę istnienia ciemnej materii, dzięki której można wyjaśnić pewne obserwowane zjawiska, których w standardowy sposób wyjaśnić się nie da. Nie wszyscy jednak się z nią zgadzają, wskazując na brak fizycznych dowodów na obecność ciemnej materii. Dlatego też pojawiła się hipoteza MOND mówiąca o istnieniu grawitacji nieznanego typu. Jednak różne odmiany MOND nie były w stanie wyjaśnić pewnych cech mikrofalowego promieniowania tła (CMB). Skordis i Złośnik twierdzą, że stworzyli model MOND, który opisuje i CMB i soczewkowanie grawitacyjne. Ich model wychodzi od oryginalnego założenia MOND o istnieniu dwóch pól zachowujących się razem jak grawitacja. Jedno pole jest skalarne, drugie wektorowe. Czescy uczeni dodali parametry sugerujące utworzenie we wczesnym wszechświecie pól modyfikujących grawitację. Pola takie zachowują się jak ciemna materia z innych hipotez. Pola te, jak twierdzą badacze, ewoluowały tak, że stały się siłami opisywanymi przez MOND. Skordis i Złośnik twierdzą, że ich model wyjaśnia zarówno soczewkowanie grawitacyjne, jak i cechy CMB. Na następnym etapie swoich rozważań chcą sprawdzić, czy wyjaśnia ona obfitość litu we wszechświecie oraz różnice w pomiarach tempa rozszerzania się wszechświata. Hipotezy zakładające istnienie ciemnej materii nie potrafią bowiem wyjaśnić tych zagadek. Szczegóły pracy przeczytamy w artykule New Relativistic Theory for Modified Newtonian Dynamics opublikowanym na łamach Physical Review Letters. « powrót do artykułu

Międzynarodowa grupa astronomów opublikowała na łamach Nature artykuł, w którym broni zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej (MOND). Wcześniej Nature opublikowało artykuł, którego autorzy dowodzili nieprawdziwości MOND, obalając tę teorię na podstawie zbyt powolnych ruchów wewnątrz galaktyki karłowatej NGC1052-DF2. MOND to alternatywa dla teorii ogólnej względności Einsteina. O ile teoria Einsteina wymaga obecności ciemnej materii, MOND obywa się bez niej. Tego typu teorie mają nam pomóc w zrozumieniu wszechświata i dawać odpowiedź np. na pytanie, co utrzymuje galaktyki, skoro ich ruch obrotowy jest tak szybki, że poszczególne ich elementy powinny od siebie odlecieć. Autorzy wcześniejszego artykułu stwierdzili na łamach Nature, że obalili MOND. Jednak autorzy obecnych badań twierdzą, że nie wzięto pod uwagę pewnego subtelnego efektu środowiskowego. Nie uwzględnili bowiem w swoich rozważaniach wpływu grawitacyjnego środowiska wokół galaktyki karłowatej. Innymi słowy, jeśli galaktyka karłowata jest blisko masywnej galaktyki, a tak jest w przypadku NGC1052-DF2, to ruch wewnątrz galaktyki karłowatej będzie wolniejszy. Główny autor najnowszych badań, profesor Pavel Kroupa z Uniwersytetów w Bonn i Pradze stwierdził: Dotychczas w wielu prestiżowych źródłach ukazało się wiele prac ogłaszających rzekomą śmierć MOND. Jak dotychczas żadna z tych prac nie wytrzymała krytyki. Z punktu widzenia fizyki, galaktyki obracają się tak szybko, że tworzące je gwiazdy powinny zostać od siebie odrzucone. Fakt, że galaktyki wciąż istnieją, jest wyjaśniany w różny sposób. Jedna z teorii mówi, że wokół każdej z nich istnieje halo ciemnej materii. Tej jednak nigdy nie odkryto. Drugą z teorii wyjaśniających ten paradoks, jest właśnie MOND. Modyfikuje ona zasady dynamiki Newtona o zależność siły od przyspieszenia. Dobrze opisuje obserwowany stan rzeczy w pewnej liczbie galaktyk. Nie można jednak za jej pomocą opisać procesów zachodzących w większej skali niż galaktyka. Z drugiej jednak strony, jak twierdzą zwolennicy MOND, model z ciemną materią nie nadaje się do opisu w skali galaktycznej. Dotychczasowe badania wykazywały, że MOND dobrze opisuje zjawiska zachodzące w niewielkich galaktykach. Dlatego też wykazanie jej nieprawdziwości na przykładzie galaktyki  NGC1052-DF2 miało ją obalić. Teraz okazuje się, że autorzy wcześniejszych badań nie wzięli pod uwagę wszystkich czynników. « powrót do artykułu