О модифицированной ньютоновской динамике Мордехая Мильгрома

Альтернативная теория темной материи успешно предсказала вращательные свойства двух эллиптических галактик. Это сделал в Израиле Мордехай Мильгром (Mordehai Milgrom), используя модифицированную ньютоновскую динамику (МОНД), разработанную им же изначально почти 30 лет назад, показав, что МОНД может быть использована для объяснения свойств сложных эллиптических галактик, а не только гораздо более простых спиральных галактик. Мильгром утверждает, что МОНД предлагает жизнеспособную альтернативу темной материи, в деле объяснения странных свойств галактик.

Темная материя была предложена в 1933 году, чтобы объяснить, почему галактики в некоторых скоплениях движутся быстрее, чем это было бы возможно, если бы в них содержалась только «барионная» материя — та, которую мы можем видеть. Несколько десятилетий спустя, подобное поведение было обнаружено и в отдельных галактиках, где скорость вращения внешних звезд, как оказалась, не «уходит» из плоскости вращения галактики. Эти наблюдения прямо противоречат ньютоновской гравитации, которая должна выполняться во внегалактических областях также, как это происходит на Земле и в Солнечной системе. Но, если предположить, что есть «ореолы» невидимой материи внутри и вокруг галактических структур, то знакомый закон обратных квадратов Ньютона будет восстановлен.

Темная материя впервые объяснила эти галактические нарушения, и далее физики попытались провести прямые измерения темной материи, чтобы попытаться понять, что же это такое, однако — с очень небольшим успехом. В результате, есть исследователи, которые не верят, что темная материя существует и предлагают альтернативные объяснения странного поведения галактик.

Впечатляющий успех

Теперь новый анализ показывает, что одна альтернативная теория, называемая МОНД, описывает свойства двух эллиптических галактик, так же хорошо, как и темная материя. МОНД была первоначально сформулирована для описания спиральных галактик и имела впечатляющий успех в предсказании некоторых свойств этих структур. Ее расширение, чтобы охватить эллиптические галактики могло бы усилить аргументы в пользу этой альтернативной теории. Дело в том, что эллиптические галактики, как полагают, сформировались в процессе отличном от процесса формирования спиральных галактик и их свойства гораздо сложнее рассчитать.

МОНД впервые предложил в 1983 году астрофизик Мордехай Мильгром из института Вейцмана в Израиле. Основная предпосылка теории в том, что при очень малых ускорениях менее 10-10 мс-2 второй закон Ньютона не выполняется и Мильгром модифицирует закон Ньютона так, что при определенных условиях гравитационная сила между двумя телами убывает более мягко, чем обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Как и ожидалось, теория, выступающая за изменение законов Ньютона встретила всеобщий скептицизм. Тем не менее, МОНД имеет неоспоримую привлекательность, такую как легкость, с которой она делает проверяемые предсказания и тот факт, что она не опирается на пока еще не обнаруженную темную материю. А учитывая, что в 2004 году Джейкоб Бекенштейн из Еврейского университета в Иерусалиме, разработал версию МОНД в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, то физическое сообщество стало обращать на нее внимание.

Не случайно

В новом исследовании Мильгром анализирует гидростатику сферической оболочки горячего газа, рентгеновски излучающего, в двух эллиптических галактиках и показывает, что предсказания МОНД одинаково справедливы в них. Это важно, подчеркивает Мильгром, потому что эллиптические галактики, как полагают, эволюционировали совершенно иным путем, чем спиральные и другие дисковые галактики — они, как считается, образуются при столкновении и слиянии двух других галактик. Успех МОНД, утверждает Мильгром, означает, что при его точности предсказания, это не может быть просто совпадением и что оно должно намекать на более глубокие основные истины.

Он также полагает, что тот факт, что один и тот же математический закон может быть использован для прогнозирования скорости вращения двух различных типов галактик, формирующихся двумя разными способами существенно подрывает гипотезу темной материи. «В картине темной материи» говорит он, «галактики, которые мы видим сегодня, являются конечным результатом очень сложных и очень случайных процессов формирования. Вы начинаете с небольших галактик: они сливаются, они сталкиваются — есть взрывы в галактиках и так далее, и тому подобное. Во время этой бурной эволюции темная материя и обычное вещества участвуют в ней очень по-разному, и поэтому не приходится ожидать какую либо реальную корреляцию между ними. Это очень слабое место картины темной материи.»

Астрофизик, эксперт по частицам и темной материи, Дэн Хупер из лаборатории Ферми в США, утверждает, что МОНД не переубедит скептиков, демонстрируя свою применимость к галактикам, даже если эти галактики относятся к типам ранее не проверявшимся. «Я нахожу, что в течение достаточно долгого времени МОНД делает очень хорошую работу, объясняя динамику галактик,» говорит он. «И эта публикация является еще одним примером того, как успешна МОНД в галактическом масштабе. А вот в больших масштабах, например, в скоплениях галактик и в еще больших космологических масштабах, МОНД терпит неудачи». Он приводит анизотропию космического микроволнового фона, как один из примеров этого.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Об авторе

Тим Воган, Великобритания

Перевод: Олег Кириллов

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

39 − thirty three =