Bu fizikçiler yeni yerçekimi teorisini tercih ediyor

Galaksinin uzak ucundaki yıldızların neden Newton’un öngördüğünden çok daha hızlı hareket edebildiğini açıklamak için karanlık madde önerildi. Alternatif bir yerçekimi teorisi daha iyi bir açıklama olabilir.

Newton’un fizik yasalarını kullanarak güneş sistemindeki gezegenlerin hareketlerini tam bir doğrulukla modelleyebiliriz. Ancak, 1970’lerin başında bilim adamları şunu keşfettiler: Bu onun için işe yaramadı disk galaksiler Dış kenarlarındaki yıldızlar, merkezlerindeki tüm maddenin çekim kuvvetinden uzakta, Newton’un teorisinin öngördüğünden çok daha hızlı hareket ediyorlardı.

Sonuç olarak fizikçiler, “adlı görünmez bir madde” önerdiler.karanlık madde“Yıldızların hızlanmasına neden olan ek bir yerçekimi sağlıyordu – yaygın olarak kabul edilen bir teori. son inceleme Meslektaşlarım ve ben, çok çeşitli ölçeklerdeki gözlemlerin, Milgromian dinamiği veya Pazartesi – Görünmez malzeme gerektirmez. İlk olarak 1982’de İsrailli fizikçi Mordechai Milgrom tarafından önerildi.

Mond’un temel varsayımı, yerçekimi çok zayıf hale geldiğinde, galaksilerin kenarına yakın olduğu gibi, Newton fiziğinden farklı davranmaya başladığıdır. Bu şekilde mümkün açıklamak 150’den fazla galaksinin eteklerindeki yıldızlar, gezegenler ve gazlar neden yalnızca görünür kütlelerine dayanarak beklenenden daha hızlı dönüyor? Ancak, Mond sadece açıklamak Dönme eğrileri gibi, birçok durumda, Beklemek onlar.

bilim felsefecileri tartışmak Bu tahmin gücünün Mond’u, evrende görünür maddeden daha fazla karanlık madde olduğunu öne süren standart kozmolojik modelden üstün kılıyor. Bunun nedeni, bu modele göre galaksilerin, galaksinin nasıl oluştuğunun ayrıntılarına bağlı olan ve her zaman bilmediğimiz, son derece belirsiz miktarda karanlık madde içermesidir. Bu, galaksilerin ne kadar hızlı döndüğünü tahmin etmeyi imkansız hale getirir. Ancak bu tür tahminler Mond ile rutin olarak yapılıyor ve bu şimdiye kadar doğrulandı.

Bir galaksideki görünür kütlenin dağılımını bildiğimizi, ancak dönme hızını henüz bilmediğimizi hayal edin. Standart kozmolojik modelde, sadece banliyölerde dönme hızının 100 km/s ile 300 km/s arasında olacağını biraz güvenle söylemek mümkün olacaktır. Mond, dönüş hızının 180-190 km / s aralığında olması gerektiğine dair daha spesifik bir tahmin veriyor.

Daha sonraki gözlemler 188 km/s’lik bir dönüş hızını ortaya çıkarırsa, bu her iki teoriyle de uyumludur – ancak Mond açıkça favoridir. Bu, son sürümü Occam’ın usturası – en basit çözümün daha karmaşık çözümlerden daha iyi olduğunu, bu durumda notları mümkün olan en az sayıda “serbest parametre” ile açıklamamız gerekir. Serbest parametreler sabitlerdir – onları çalıştırmak için denklemlere girmemiz gereken belirli sayılar. Ancak teorinin kendisi onları vermedi – belirli bir değerin var olması için hiçbir neden yok – bu yüzden onu gözlemle ölçmek zorundayız. Bir örnek, Newton’un yerçekimi teorisindeki veya büyüklüğündeki yerçekimi sabiti G’dir. karanlık madde Standart Kozmolojik Model içindeki galaksilerde.

Occam’ın kodunun ardındaki, en özgür parametrelere sahip bir teorinin daha geniş bir veri yelpazesiyle tutarlı olduğu ve onu daha karmaşık hale getirdiği fikrini yakalamak için “teorik esneklik” olarak bilinen bir kavram sunduk. İncelememizde, Standard ve Mond kozmolojik modelini galaksilerin dönüşü ve galaksi kümeleri içindeki hareketler gibi çeşitli astronomik gözlemlere karşı test ederken bu kavramı kullandık.

Her seferinde -2 ile +2 arasında teorik bir esneklik puanı verdik. -2 puan, modelin verilere bakmadan net ve doğru bir tahmin yaptığını gösterir. Tersine, +2 “her şey yolunda” anlamına gelir – teorisyenler hemen hemen her makul gözlemsel sonuca uyabilirdi (çünkü çok fazla serbest parametre var). Ayrıca, +2’nin mükemmel uyumu gösterdiği ve -2’nin teorinin yanlış olduğunu açıkça gösteren gözlemler için ayrıldığı her modelin gözlemlere ne kadar iyi uyduğunu değerlendirdik. Daha sonra, verileri iyi bir şekilde eşleştirmek iyi olduğundan, ancak herhangi bir şeye uyabilmek kötü olduğundan, teorik esneklik derecesini gözlemlerle uyuşma seviyesinden çıkarıyoruz.

İyi bir teori, daha sonra doğrulanan net tahminler yapabilir ve birçok farklı testte toplam +4 puan daha iyi olurdu (+2 – (- 2) = +4). Kötü bir teori 0 ile -4 (-2 – (+ 2) = -4) arasında bir puan alacaktır. Bu durumda doğru tahminler başarısız olabilir – ve yanlış fizikle çalışması pek olası değildir.

Standart Kozmolojik Model için 32 testte -0.25 ortalama puan bulduk, Mond ise 29 testte ortalama +1.69 puan elde etti. Her teorinin birçok farklı testteki puanları, sırasıyla Standard ve Mond kozmolojik modeli için aşağıdaki Şekil 1 ve 2’de gösterilmektedir.

Şekil 1. Standart kozmolojik modeli, verilerin teoriye ne kadar iyi uyduğuna (aşağıdan yukarıya optimizasyon) ve uydurmada ne kadar esnek olduğuna (soldan sağa yükseklik) dayalı gözlemlerle karşılaştırma. Bu veriler serbest parametreleri ayarlamak için kullanıldığından, içi boş daire değerlendirmemizde dikkate alınmamıştır. İncelememizin Tablo 3’ünden çoğaltılmıştır. kredi: Arxiv

Şekil 2. Şekil 1’e benzer, ancak yalnızca yerçekimi ile etkileşime giren sanal parçacıklara sahip Mond için, bunlara steril nötrinolar denir. Görünür bir sahtekarlık olmadığını unutmayın. İncelememizin Tablo 4’ünden çoğaltılmıştır. kredi: Arxiv

Mond için, tüm verilerle en azından makul ölçüde uyumlu olan önemli bir sorunun tanımlanmadığı hemen açıktır (Şekil 2’de tahrifatı gösteren alttaki iki satırın boş olduğuna dikkat edin).

karanlık madde sorunları

Standart Kozmik Modelin en çarpıcı başarısızlıklarından biri, sarmal gökadaların genellikle merkez bölgelerinde bulunduğu, yıldızlardan oluşan parlak, çubuk şeklindeki bölgeler olan “çubuk gökadalar” ile ilgilidir (ana resme bakın). Çubuklar zamanla döner. Galaksiler devasa karanlık madde halelerine gömülü olsaydı, çubukları yavaşlardı. Ancak, gözlenen galaktik bantların tümü olmasa da çoğu hızlıdır. bu numara yapmak Yüksek derecede güvenilirliğe sahip standart kozmolojik model.

Bir diğer sorun da şu orijinal modeller Önerilen galaksilerin karanlık madde halelerine sahip olması büyük bir hata yaptı – karanlık madde parçacıklarının etraflarındaki maddeye yerçekimi sağladığını, ancak sıradan maddenin yerçekimsel çekiminden etkilenmediğini varsaydılar. Bu, hesaplamaları basitleştirir, ancak gerçeği yansıtmaz. Bu dikkate alındığında sonraki simülasyonlar Galaksilerin etrafındaki karanlık madde halelerinin özelliklerini güvenilir bir şekilde açıklamadığı açıktı.

Standart Kozmolojik Modelin incelememizde incelediğimiz başka birçok başarısızlığı var ve Mond genellikle doğal olarak açıkladı Notlar. Bununla birlikte, Standart Kozmolojik Modelin bu kadar popüler olmasının nedeni, bazıları yakın zamanda keşfedilen hesaplama hataları veya başarısızlıkları hakkında sınırlı bilgi olabilir. Ayrıca, fiziğin diğer birçok alanında çok başarılı olan yerçekimi teorisini değiştirme konusundaki isteksizliklerinden de kaynaklanabilir.

Mond’un çalışmamızda Standart Kozmolojik Model üzerindeki büyük liderliği, mevcut gözlemlerin Mond’u güçlü bir şekilde desteklediği sonucuna varmamıza neden oldu. Mond’un mükemmel olduğunu iddia etmesek de, büyük resmi düzelttiğini düşünüyoruz – galaksilerde gerçekten karanlık madde yok.

Andrews Üniversitesi Astrofizik Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi Indranil Banik tarafından yazıldı.

Bu makale ilk olarak Konuşma.

Referans: “Galaktik Çubuklardan Hubble gerilimine: Melgromian yerçekimi için astrofiziksel kanıtların tartılması
Indranil Banik ve Hongsheng Zhao tarafından, 27 Haz 2022 Burada mevcut simetri.
DOI: 10.3390 / sym14071331