До біса темну матерію? Британські астрофізики підтримали радикально нову теорію гравітації

Модифікована ньютонівська динаміка

Майже 40 років тому Мілгром пояснив проблему прихованої маси небесних тіл, не використовуючи при цьому гіпотетичну темну матерію.

Згідно з його теорією MOND ( Modified Newtonian dynamics), слабка гравітація на краю галактик проявляє нові властивості, які відрізняються від ньютонівської фізики.

У рамках своєї моделі Мілгром зміг не тільки пояснити, а й прогнозувати криві обертання віддалених космічних об'єктів.

Стандартна космологічна модель (яка враховує наявність невидимої темної матерії) передбачає, що швидкість обертання об'єктів далеко від центру галактики становить близько 100−300 км/с.

MOND пропонує більш точні цифри: згідно з цією теорією швидкість обертання повинна становити близько 180−190 км/с.

Визначення точних параметрів швидкості дозволить встановити, яка з теорій виявиться більш наближеною до істини. Але з погляду методології, прогнози Мілгрома набагато легше довести чи спростувати.

Ймовірність існування нової гравітації

У липні 2022-го група астрофізиків із британського університету Сент-Ендрюс опублікувала результати дослідження, яке дозволяє перевірити теорію MOND та стандартну космологічну модель.

Вчені оцінили можливість правильності прогнозу цих теорій з урахуванням даних різних астрономічних спостережень, включаючи швидкість обертання галактик і руху всередині скупчень галактик.

За допомогою різних теоретичних оцінок, дослідники визначали, яка з теорій дає точніший прогноз і відповідає найбільш актуальним спостереженням.

Згідно з цією методологією, добре аргументована теорія, яка представляє найбільш точні прогнози, має отримати сукупний бал +4 за результатами множини тестів. Погана теорія в рамках цих тестів отримає оцінку від 0 до -4.

Стандартна космологічна модель за результатами 32 тестів отримала -0,25 бала, тоді як теорія MOND набрала в середньому +1,69 бала у 29 тестах.

Паралельно з результатами цього дослідження його автори надали кілька власних аргументів проти існування темної матерії.

«Одна з найбільш разючих помилок стандартної космологічної моделі пов’язана з „галактичними смугами“, — яскравими стержнеподібними областями зірок, — які часто спостерігаються у центральних областях спіральних галактик. Ці смуги прискорюються з часом, і якби галактики були оточені масивними ореолами темної матерії, їх смуги сповільнилися б», — пише один із авторів дослідження Індраніл Банік.

За його словами, більшість галактичних смуг у галактиках, що спостерігаються, рухаються швидше, ніж передбачає стандартна космологічна модель.

Окрім цього, автори роботи впевнені, що ідея про темну матерію просто полегшує багато розрахунків, але насправді ніяк не відображає реальність. Річ у тім, що частинки темної матерії нібито забезпечують гравітацію навколо себе, але при цьому вони залишаються не схильними до гравітаційного тяжіння звичайної матерії.

«Ореоли темної матерії навколо галактик не можуть достовірно пояснити їхні властивості. Є багато інших недоліків стандартної космологічної моделі, які ми досліджували в нашому огляді, і теорія MOND часто могла пояснити ці спостереження. Причина, через яку стандартна космологічна модель, проте, така популярна, може бути пов’язана з обчислювальними помилками або обмеженими знаннями про її недоліки, деякі з яких були виявлені зовсім недавно», — заявляє Банік.

Дослідники припускають, що підтримка різних теорій з використанням темної матерії також може полягати в тому, що широке наукове співтовариство не бажає коригувати теорію гравітації, що діє, яка виявилася настільки успішною в багатьох інших областях фізики.

Планети з темної матерії

За кілька тижнів після публікації результатів про теорію MOND, астрофізик Пол Саттер розповів про можливості перевірки іншої теорії, яка свідчить, що у Всесвіті існують планети з темної матерії.

Перевірити цю теорію пропонують за допомогою спостереження за певними хімічними речовинами в космосі: вчені вважають, що якщо достатня кількість гелію та водню збереться навколо планети з темної матерії, це призведе до термоядерної реакції.

У деяких випадках така реакція може призвести до вибуху, який можна порівняти за яскравістю з появою наднових зірок. Іноді це може набувати форми простого спалаху або викиду матеріалу, а іноді вся ця маса могла вибухати, що за яскравістю склало б хорошу конкуренцію надновим зіркам.

При цьому сама планета не повинна постраждати від цього вибуху, оскільки, як передбачають, не взаємодіє зі звичайною матерією.

Отже, для підтвердження існування планет із темної матерії вченим потрібно визначити різницю між спалахом наднового та вибухом біля планети з темної матерії.

Не виключено, що астрофізики раніше неодноразово спостерігали такі спалахи, але не могли пояснити їхню природу.