Co z ciemną materią?

W późnych latach ‘70 ubiegłego stulecia, astronomowie Vera Rubin i Albert Bosma niezależnie odkryli, że galaktyki spiralne rotują niemal ze stałą prędkością. Prędkość gwiazd i gazu wewnątrz galaktyki nie zmniejsza się wraz z promieniem, tak jak można by tego oczekiwać zgodnie z prawem Newtona czy poprzez rozkład widzialnej materii, lecz pozostaje stała. Takie płaskie krzywe rotacji są zwykle przypisywane niewidzialnej ciemnej materii otaczającej galaktyki.

Teraz zespół badaczy pod przewodnictwem Case Western Reserve University odnalazł nowe powiązania w galaktykach spiralnych i nieregularnych. Oto przyspieszenie obserwowane w krzywej rotacji jest ściśle skorelowane z przyspieszeniem grawitacyjnym przewidywanym tylko z widoczną masą a nie z ciemną materią. Odkrycia dokonano spośród 153 galaktyk spiralnych i nieregularnych, począwszy od gigantów, po karły, tych z masywnym centralnym zgrubieniem czy bez niego. Były tam również galaktyki składające się głównie z gwiazd bądź też prawie z samego gazu. Astronomowie twierdzą, że owa zależność, jaką odkryli, jest nowym naturalnym prawem. Ustalenia te mogą doprowadzić do innego pojmowania wewnętrznej dynamiki galaktyk.

Krzywa rotacji galaktyk została tradycyjnie wyjaśniona ad hoc poprzez hipotezy, że galaktyki są otoczone ciemną materią. Relacja odkryta przez zespół astronomów jest poważna i może być zgubnym wyzwaniem dla tej hipotezy, ponieważ pokazuje, że krzywe rotacji są dokładnie określone tylko przez rozkład zwykłej materii. Nic w standardowym modelu kosmologicznym tego nie przewiduje, i jest prawie niemożliwe aby wyobrazić sobie, jak ten model może być zmodyfikowany, by wyjaśnić bez odrzucenia całkowicie ciemnej materii.

Astronomowie prowadzili badania przez dziesięć lat. Zdjęcia w bliskiej podczerwieni zgromadzone przez teleskop Spitzera w ciągu pięciu lat pozwoliły im ustalić relację i pokazać, że zachodzi ona dla wszystkich 153 badanych galaktyk. Kluczem jest to, że światło w bliskiej podczerwieni emitowane przez gwiazdy jest bardziej miarodajne, niż światło widzialne, przy przekształceniu go w masę.

Naukowcy sporządzili wykres przyspieszenia radialnego obserwowanego w krzywych rotacji publikowanych przez wielu astronomów na przestrzeni 30 lat, w stosunku do przyspieszenia przewidywanego z obserwowanego obecnie rozkładu zwykłej materii. Obydwa pomiary pokazały pojedyncze, skrajnie mocne korelacje, nawet jeżeli ciemna materia hipotetycznie ma dominować grawitację. Prawo to wynika z uniwersalnej siły, jaką jest hipoteza MOND (Modified Newtonian Dynamics – zmodyfikowana dynamika newtonowska). Ale może to być też coś w rodzaju ciemnej materii, jak na przykład nadciekła ciemna materia.

Źródło:
phys.org

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Dodaj komentarz