12 июля 2022

Выдвинута новая теория гравитации, альтернативная темной материи

Мы можем моделировать движение планет Солнечной системы довольно точно, используя ньютоновские законы физики. Но в начале 1970-х гг. ученые заметили, что эти законы плохо работают для дисковых галактик – звезды, расположенные на периферии таких галактик, вдали от мощного источника гравитации, который представляет собой материя, лежащая в центре галактики, двигались значительно быстрее, чем предсказывала ньютоновская физика.

Это навело ученых на мысль о том, что дополнительное гравитационное воздействие вызывается невидимой субстанцией, известной как темная материя, которая приводит к ускорению звезд – гипотеза, которая приобрела сегодня большую популярность и стала известна как гипотеза темной материи. Однако в новом исследовании ученые во главе с Индранилом Баником (Indranil Banik) показывают, что результаты наблюдений Вселенной лучше описываются альтернативной гипотезой, впервые предложенной израильским физиком Мордехаем Милгромом в 1982 г. и называемой Модифицированной ньютоновской динамикой, или MOND теорией. В этой теории не требуется присутствия невидимой материи.

Основной постулат теории MOND состоит в том, что в тех случаях, когда гравитация становится очень слабой, например, на периферии галактик, законы гравитации меняются, в сравнении с обычными условиями. Это позволяет объяснить тот факт, что звезды, планеты и газ, расположенные на периферии, в случае более чем 150 галактик, хорошо известных науке, вращаются быстрее, чем ожидается, исходя из их видимой массы. Более того, гипотеза MOND имеет более высокую предсказательную силу в отношении кривых вращения галактик, чем стандартная космологическая модель, считают авторы, поскольку в гипотезе темной материи кинематические свойства галактик сильно зависят от количества темной материи в них, а оно, в свою очередь, определяется подробностями формирования галактики, выяснение которых подчас затруднено или вовсе невозможно.

Согласно авторам, гипотеза MOND позволяет более точно прогнозировать вращение галактик, и благодаря этому, она получила по разработанной авторами шкале оценки, более высокий балл. Суть шкалы состоит в следующем – сначала отдельно оцениваются гибкость теории по шкале от -2 баллов (четкий прогноз) до +2 баллов (модель объясняет любые имеющиеся данные), а затем – соответствие теории наблюдениям, от -2 баллов (плохо соответствует) до +2 баллов (идеальное соответствие). Затем авторы вычли оценку гибкости теории из оценки соответствия наблюдениям, поскольку хорошее соответствие данным наблюдений приветствуется – но способность теории объяснять какие угодно данные точно не является ее достоинством.

Идеальная теория должна получить по этой шкале 2+2 = 4 балла, а плохая теория – от -4 до 0 баллов. Согласно авторам, по результатам проведения 32 тестов стандартная космологическая модель набрала -0,25 балла, в то время как гипотеза MOND получила оценку в +1,69 балла в результате проведения 29 тестов. Согласно авторам, полученные в результате этого анализа данные свидетельствуют о необходимости отказаться от гипотезы темной материи в пользу альтернативной теории гравитации.