К черту темную материю? Британские астрофизики поддержали радикально новую теорию гравитации

Модифицированная ньютоновская динамика

Почти 40 лет назад Милгром объяснил проблему скрытой массы небесных тел, не используя при этом гипотетическую темную материю.

Согласно его теории MOND (Modified Newtonian dynamics), слабая гравитация на краю галактик проявляет новые свойства, которые отличаются от ньютоновской физики.

В рамках своей модели, Милгром смог не только объяснить, но и прогнозировать кривые вращения отдаленных космических объектов.

Стандартная космологическая модель (которая учитывает наличие невидимой темной материи) предполагает, что скорость вращения объектов вдали от центра галактики составляет около 100−300 км/с.

MOND предлагает более точные цифры: согласно этой теории, скорость вращения должна составлять около 180−190 км/с.

Определение точных параметров скорости позволит установить, какая из теорий окажется более приближенной к истине. Но с точки зрения методологии, прогнозы Милгрома гораздо легче доказать или опровергнуть.

Вероятность существования новой гравитации

В июле 2022-го группа астрофизиков из британского университета Сент-Эндрюс опубликовала результаты исследования, которое позволяет проверить теорию MOND и стандартную космологическую модель.

Ученые оценили вероятность правильности прогноза этих теорий с учетом данных различных астрономических наблюдений, включая скорость вращения галактик и движения внутри скоплений галактик.

С помощью разных теоретических оценок, исследователи определяли, какая из теорий дает более точный прогноз и соответствует наиболее актуальным наблюдениям.

Согласно этой методологии, хорошо аргументированная теория, которая представляет наиболее точные прогнозы, должна получить совокупный балл +4 по результатам множества тестов. Плохая теория в рамках этих же тестов получит оценку от 0 до -4.

Стандартная космологическая модель по результатам 32 тестов получила -0,25 балла, в то время как теория MOND набрала в среднем +1,69 балла в 29 тестах.

Параллельно с результатами этого исследования его авторы представили несколько собственных аргументов против существования темной материи.

«Одна из самых поразительных ошибок стандартной космологической модели связана с „галактическими полосами“, — яркими стержнеобразными областями звезд, — которые часто наблюдаются имеют в центральных областях спиральные галактики. Эти полосы ускоряются с течением времени, и если бы галактики были окружены массивными ореолами темной материи, их полосы замедлились бы», — пишет один из авторов исследования Индранил Баник.

По его словам, большинство галактических полос в наблюдаемых галактиках движутся быстрее, чем предполагает стандартная космологическая модель.

Кроме этого, авторы работы уверены, что идея о темной материи просто упрощает многие расчеты, но на самом деле никак не отражает реальность. Дело в том, что частицы темной материи якобы обеспечивают гравитацию вокруг себя, но при этом они остаются не подверженными гравитационному притяжению обычной материи.

«Ореолы темной материи вокруг галактик не могут достоверно объяснить их свойства. Есть много других недостатков стандартной космологической модели, которые мы исследовали в нашем обзоре, и теория MOND часто могла естественным образом объяснить эти наблюдения. Причина, по которой стандартная космологическая модель, тем не менее, так популярна, может быть связана с вычислительными ошибками или ограниченными знаниями о ее недостатках, некоторые из которых были обнаружены совсем недавно», — заявляет Баник.

Исследователи предполагают, что поддержка различных теорий с использованием темной материи также может заключаться в том, что широкое научное сообщество не желает корректировать действующую теорию гравитации, которая оказалась столь успешной во многих других областях физики.

Планеты из темной материи

Через несколько недель после публикации результатов о теории MOND, астрофизик Пол Саттер рассказал о возможностях проверки другой теории, которая гласит, что во Вселенной существуют планеты из темной материи.

Проверить эту теорию предлагают с помощью наблюдения за определенными химическими веществами в космосе: ученые считают, что если достаточное количество гелия и водорода соберется вокруг планеты из темной материи — это приведет к термоядерной реакции.

В некоторых случая такая реакция может привести взрыву, сравнимому по яркости с появлением сверхновых звезд. Иногда это может принимать форму простой вспышки или выброса материала, а иногда вся эта масса могла взрываться, что по яркости составило бы хорошую конкуренцию сверхновым звездам.

При этом, сама планета не должна пострадать от этого взрыва, поскольку, как предполагается, не взаимодействует с обычной материей.

Таким образом, для подтверждения существования планет из темной материи ученым нужно определить разницу между вспышкой сверхновой и взрывом возле планеты из темной материи.

Не исключено, что астрофизики ранее неоднократно наблюдали подобные вспышки, но не могли объяснить их природу.