Несмотря на то, что понятие темной материи является ключевым моментом существующей космологической модели LCDM (Lambda-CDM model), с этим понятием связано некоторое количество проблем. И главной проблемой является то что, несмотря на большое количество затраченных усилий, ученым так и не удалось обнаружить прямых доказательств существования частиц темной материи любого из предполагаемых видов.
В связи с этим некоторые из ученых склоняются более к альтернативным вариантам, таким, как модифицированная Ньютоновская динамика (MoND) или модифицированная теория гравитации. Более того, некоторые из последних исследований говорят прямо в поддержку этих альтернативных теорий.
Теория MoND возникла в результате нестыковок в наблюдениях за вращением галактик. Большая часть материи в галактиках сгруппирована в центральной части, таким образом можно ожидать, что звезды, расположенные ближе к центру, будут иметь более высокие орбитальные скорости. Но на практике все обстоит иначе, практически во всех галактиках звезды вращаются вокруг центра с более-менее одинаковыми скоростями. И, в 1983 году израильский астрофизик Мордехай Милгром (Mordehai Milgrom) выдвинул первое предположение о "неправильности" существующей гравитационной модели.
На межзвездных дистанциях силы притяжения между звездами четко подчиняются законом Ньютоновской динамики и гравитации. И, вместо того, что бы начать изменения в общей теории относительности, Милгром предложил изменить универсальный закон тяготения Ньютона. Согласно его утверждениям сила притяжения - это не чистое обратное квадратное соотношение, в этом законе существует еще одна составляющая, не зависящая от расстояния. Эта составляющая дает добавку всего в 10 триллионных частей g, но и этого достаточно для объяснения некоторых несоответствий во вращении галактик.
Конечно, добавление к уравнению Ньютона пусть и крошечной постоянной составляющей означает необходимость изменения и уравнений Эйнштейна. Из-за этого возникли некоторые различные способы представления тории MoND, такие, как AQUAL (A QUadrAdic Lagrangian). И AQUAL, и стандартная модель LCDM могут объяснить наблюдаемые вращения галактик с небольшими тонкими различиями.
Одним из различий между AQUAL и LCDM является разница в скоростях вращения звезд, расположенных во внутренних и внешних частях галактик. Согласно модели LCDM кривые распределения скоростей звезд должны быть гладкими, но модель AQUAL предсказывает наличие крошечной петли в кривой, что связано с модифицированной теорией гравитации. Это отличие очень маленькое для того, чтобы его можно было увидеть и измерить на примере какой-либо одной галактики. Но статистика, набранная в результате наблюдений за множеством галактик, может выявить это.
И не так давно группа ученых провела исследования 152 галактик, данные о которых были взяты из базы SPARC (Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves). По этим данным были составлены соответствующие графики с высоким разрешением и проведен их сравнительный анализ, результаты которого полностью соответствуют предсказаниям модели AQUAL.
Это конечно захватывающий результат, и некоторые из приверженцев альтернативной теории уже восклицают приветствие "Vive le MoND!". Однако, все это не является полным опровержением факта возможности существования темной материи, ведь у модели AQUAL имеются свои собственные проблемы, к примеру, связанные с гравитационными линзами и создающими их галактиками.