في تطور جامح ، أعاد الفيزيائيون إحياء نظرية بديلة للجاذبية

في أعماق الفضاء المظلمة ، تصبح نماذجنا للكون فوضوية. أحيت دراسة جديدة تبحث في المجرة القزمة فائقة الانتشار AGC 114905 نظرية مثيرة للجدل (أو بشكل أكثر دقة فرضية) من الجاذبية ، وأعطانا المزيد من الأسئلة أكثر من الإجابات حول ما يجعل مجراتنا تدق.

كل شيء يبدأ بـ المادة المظلمة – أو في هذه الحالة ، لا توجد مادة مظلمة. على الرغم من أن معظم علماء الكونيات يتفقون على أن هناك شيئًا ما يسمى “المادة المظلمة” يسبب المجرات الحلزونية لتدور أسرع مما ينبغي، حتى المادة المظلمة لا تجيب على جميع الأسئلة التي نحتاج إليها.

لذا ، ليس من الجيد النظر إلى بعض الخيارات البديلة. كما تعلم ، فقط في حالة عدم قدرتنا على العثور على الأشياء.

تسمى فرضية بديلة للمادة المظلمة ديناميات نيوتن المعدلة (MOND) أو إطار ديناميكيات Milgromian. تشير هذه الفرضية – التي نشرها الفيزيائي مورديهاي ميلجروم لأول مرة في عام 1983 – إلى أننا لسنا بحاجة إلى المادة المظلمة لملء فجوات الجاذبية في الكون ، إذا قمنا بحساب قوى الجاذبية التي تتعرض لها النجوم في مناطق المجرة الخارجية بطريقة مختلفة عن قوانين نيوتن. يقترح.

لاختبار هذه الفكرة ، التي تتضمن العمل بالتناسب مع نصف قطر النجم أو تسارع الجاذبية المركزية ، نحتاج إلى النظر في سرعات المجرات – على وجه التحديد المجرات الغريبة مثل المجرات فائقة الانتشار.

هذه فراخ البط القبيحة الخافتة في عالم المجرة لديها عادة ألا تتصرف مثل المجرة. على سبيل المثال ، بعض المجرات فائقة الانتشار بدا يتكون بالكامل تقريبًا من المادة المظلمة ، بينما تكون المواد الأخرى تقريبًا خالية تمامًا من المادة المظلمة.

وهنا يأتي دور AGC 114905. هذه المجرة القزمة شديدة الانتشار حوالي 250 مليون سنة ضوئية مؤخرًا بالتفصيل في نشرت ورقة في عام 2021 التحقيق في مدى سرعة دورانه.

لكن هذا الفريق وجد أن دوران المجرة كان بطيئًا للغاية – بطيئًا بدرجة كافية بحيث لا يحتاجون فقط إلى المادة المظلمة لتأكيد النماذج ، ولكن أيضًا منحنى دوران المجرة يلقي بظلال من الشك على إطار MOND. لا يتناسب مع أي من الفرضيتين.

“سرعة الدوران المنخفضة للغاية المبلغ عنها لهذه المجرة غير متوافقة مع كل من MOND والنهج القياسي للمادة المظلمة ،” يقول عالم الفيزياء بجامعة سانت أندروز وأحد الباحثين في الورقة الجديدة ، هونغ شنغ تشاو.

“لكن موند فقط هو القادر على الالتفاف على هذا التناقض الواضح.”

لقد كشفت الورقة الجديدة عن اكتشاف عام 2021 ، مما يشير إلى أن المشكلة ليست مع MOND ، ولكن بدلاً من ذلك مع ميل المجرة نفسها.

عندما ننظر إلى المجرات البعيدة في أعماق الفضاء ، قد يكون من الصعب أحيانًا تأكيد الزاوية التي نراها. وجد الفريق الأصلي أن AGC 114905 بدا بيضاوي الشكل ، مما يشير إلى أننا ننظر إلى المجرة من زاوية.

لكن باستخدام عمليات المحاكاة ، يقترح الباحثون الآن أن المجرة يمكن أن تظهر بشكل بيضاوي حتى عندما تواجهنا مباشرة. سيؤدي تغيير زاوية المجرة بالنسبة لنا أيضًا إلى تغيير سرعة دوران المجرة ، مما يجعل كل حسابات MOND تضيف بعد كل شيء.

“تظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أن ميل AGC 114905 قد يكون أقل بكثير مما تم الإبلاغ عنه ، مما يعني أن المجرة في الواقع تدور بشكل أسرع بكثير مما يعتقده الناس ، بما يتماشى مع توقعات MOND ،” يقول المؤلف الرئيسي للورقة الجديدة ، الفيزيائي إندرانيل بانيك، أيضًا من جامعة سانت أندروز.

الآن ، لا يزال هذا السؤال مفتوحًا. لا نعرف ما إذا كانت هذه الورقة الجديدة ، أو ورقة 2021 ستتوج منتصرة – أو على الأقل الأكثر صحة.

في غضون ذلك ، إذا استمر هذا الاكتشاف الجديد ، فيبدو أن إطار عمل MOND قد يستمر ليوم آخر. على الرغم من البرية التي قد تكون بها MOND ، مع بقاء المادة المظلمة بعيدة المنال ، والعديد من الأسئلة الأخرى التي لا يزال يتعين الإجابة عليها ، نحتاج إلى جميع الخيارات التي يمكننا الحصول عليها.

تم نشر البحث في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.