Galaktyki karłowate nie mają halo ciemnej materii? Badania wspierają hipotezę MOND
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.
Komentarze (7)
l_smolinski, 18 sierpnia 2022, 13:51
Powinno być : "Wyniki badań wspierają hipotezę" ...
thikim, 18 sierpnia 2022, 15:04
Na razie zarówno MOND jak i DM to jest zgadywanie. Tak się nie robi dobrej nauki gdzie daną teorię weryfikuje wiele eksperymentów, przeprowadzanych przez wielu ludzi, w różnych warunkach.
Zarówno dla MOND jak i DM można sobie dopasować tyle parametrów że zawsze znajdzie się rozwiązanie a potem kolejne odkrycie spowoduje że będzie trzeba znaleźć kolejne. Też się da.
W sumie można by dla każdej galaktyki robić osobne MOND i DM
Rozpaczliwe chwytanie się brzytwy żeby zachować postęp nie pomoże tylko dlatego że czegoś bardzo się chce
Być może jakimś cudem trafimy rzucając lotką na oślep. Ale fuks też się kiedyś skończy.
Czy zauważyliście że to nad czym teraz się głowimy to są pytania gdzie mamy tylko jeden eksperyment w postaci naszego wszechświata?
Gdybyśmy sobie mogli testować miliardy wszechświatów z różnymi warunkami to byśmy sobie mogli sprawdzać różne pomysły i szukać coraz lepszych. Ale nie możemy.
Dobra nauka się kończy - nie ma narzędzi do dobrej nauki przekraczającej nasz wszechświat. I być nie może - chyba że ktoś odrzuca STW, OTW i udaje się na łowy tęczowych jednorożców gdzie tylko wyobraźnia jest ograniczeniem.
darekp, 21 sierpnia 2022, 11:03
Może po prostu zawsze potrzebowała co najmniej kilkusetletniej przerwy pomiędzy kolejnymi przełomowymi odkryciami? Od czasu starożytnych Greków do Galileusza i Newtona minął ładny kawałek czasu. Potem przerwa do odkrycia mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności była mniejsza, ale nadal liczona w stuleciach. Tak że tylko uzbroić się w cierpliwość i już za kilka wieków będzie można zapoznać się z następnym przyrostem (który zresztą pewnie i tak nie wszystko wyjaśni, albo wręcz wyprodukuje nowe pytania)
darekp, 22 sierpnia 2022, 12:42
Trochę czuję, że nie rozumiem, bo wydaje mi się, że mniej więcej to samo miałem na myśli.
Tzn. że mozolna stopniowa praca. I że w takim razie być może po pierwsze tylko raz na jakiś czas uda się natrafić na jakieś "duże" znalezisko dużo zmieniające w naszych wyobrażeniach o świecie, a po drugie, gdy już na takie trafimy, to być może naukowcy potrzebują czasu na "przetrawienie" tego przełomowego odkrycia i mają małe szanse posunąć się dalej do przodu, dopóki nie stanie się ono dla nich czymś takim bardziej obeznanym 
Jakieś ćwierć wieku temu zdarzyło mi się na jakimś spotkaniu kilku osób w akademiku posłuchać narzekania świeżo upieczonej doktorantki z fizyki, którą zatrudniono w instytucie biologii. I okazało się, że wszyscy biolodzy z tego instytutu (czyli pewnie także tacy z tytułami profesorskimi czy tp.) jakoś nie potrafią pogodzić się z tymi "nieintuicyjnymi" wynikami z mechaniki kwantowej, że nieoznaczoność pomiaru, że cząstka może interferować sama ze sobą itp. Dyskutowali z nią i ciągle to traktowali z podejściem "ale czy to na pewno ustalono, że tak jest?" "a może istnieje jakieś inne wyjaśnienie?" itd. itp. Możliwe, że obecnie już coś takiego nie miałoby miejsca (łatwiejszy dostęp do informacji, bardziej spopularyzowane, upłynęło więcej czasu, podczas którego nikt nie zaproponował sensownego alternatywnego wyjaśnienia...).
darekp, 22 sierpnia 2022, 13:20
OK, to pasuję bo rzeczywiście nie rozumiem, co masz na myśli, ja w tym nie czuję jakiegoś "nabrzmiewania znaczeń" ani "myślenia rewolucyjnego". "Nabrzmiewanie znaczeń" w tym sensie, że prędkość c występowała już u Maxwella, tylko nie było wiadomo, względem czego to prędkość, i dlatego sytuacja "nabrzmiała" do tego, żeby próbować ustalić to doświadczalnie? Nie wiem, jakieś to sztuczne myślenie dla mnie. Po prostu ludzie doszli do granicy stosowalności dotychczasowej teorii (newtonowskiej) i udało się przeprowadzić pomiary dzięki którym można było sformułować precyzyjniejsze teorie (STW/OTW, QM).
W sensie, że ci biolodzy za mało zażywali?
(Sorry, nie mogłem się powstrzymać)
Qion, 23 sierpnia 2022, 20:40
Wczesne galaktyki karłowate także posiadały większą ilość ciemnej materii w postaci halo:
https://beta.nsf.gov/news/astronomers-detect-dark-matter-halo-around-ancient-dwarf-galaxy
Prawdopodobnie została ona ściągniętą grawitacyjnie przez bardziej masywne obiekty w centralnych obszarach tych galaktyk. Że względu na stosunkowo mniejszą ilość DM i mniejsze odległości niż w przypadku dużych galaktyk proces ten mógł zachodzić intensywniej, a ponadto jak postulują niektórzy astronomowie DM mogła ulegać anihilacji we wnętrzach tzw. ciemnych gwiazd.
peceed, 23 sierpnia 2022, 23:50
Do Astro: https://en.wikipedia.org/wiki/Tensor–vector–scalar_gravity