รูปลักษณ์ใหม่ของการหมุนของดาราจักรช่วยประหยัดทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่ขัดแย้งกัน

การศึกษาที่นำโดย Dr Indranil Banik จาก School of Physics and Astronomy at St Andrews ได้ค้นพบอัตราการหมุนของก๊าซในกาแลคซีแคระที่คาดการณ์ไว้สูง ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีที่หักล้างก่อนหน้านี้ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Milgromian Dynamics (MOND) . การศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับความเร็วในการหมุนของแก๊สในดาราจักรแคระ AGC 114905 แสดงให้เห็นว่าแก๊สหมุนช้ามากและประกาศว่าทฤษฎี MOND ตายแล้ว

ทฤษฎีดังกล่าวจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจจักรวาลของเรา เพราะตามฟิสิกส์ที่ทราบ กาแลคซีกำลังหมุนเร็วมากจนพวกมันควรจะถูกระเบิดออกจากกัน MOND ทางเลือกที่ขัดแย้งกับทางเลือกที่มีอยู่ทั่วไป ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป – ความเข้าใจเรื่องแรงโน้มถ่วงที่ได้รับแรงบันดาลใจจากไอน์สไตน์ ซึ่งต้องการสสารมืดเพื่อยึดกาแลคซีเข้าด้วยกัน – ไม่ต้องการสสารมืด เนื่องจากไม่เคยมีการค้นพบสสารมืด แม้จะมีการค้นหาอย่างอุตสาหะมาหลายสิบปี ทฤษฎีต่างๆ ก็ถูกหยิบยกขึ้นมาเพื่ออธิบายสิ่งที่ยึดกาแลคซีไว้ด้วยกัน และการถกเถียงกันอย่างเดือดดาลว่าอันไหนถูกต้อง อัตราการหมุนรอบตัวเองที่ต่ำมากที่รายงานโดย Mancera Pina และคณะไม่สอดคล้องกับการทำนายจักรวาลที่ควบคุมโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่มีสสารมืดมากมาย

กลุ่มของ Dr. Banik กล่าวว่าอัตราการหมุนรอบสูงที่ทำนายโดยทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของ MOND นั้นสอดคล้องกับการสังเกตหากความเอียงของดาราจักรสูงเกินไป

การหมุนรอบตัวเองของดาวฤกษ์และก๊าซในกาแล็กซีไกลโพ้นไม่สามารถวัดได้โดยตรง เฉพาะส่วนประกอบตามแนวสายตาเท่านั้นที่ทราบจากการวัดด้วยสเปกโทรสโกปีที่แม่นยำ หากคุณมองกาแล็กซีแบบหันหน้าเข้าหากัน ส่วนใหญ่แล้วกาแล็กซีจะหมุนในระนาบของท้องฟ้า สิ่งนี้อาจทำให้ผู้สังเกตการณ์เข้าใจผิดคิดว่ากาแลคซีกำลังหมุนช้ามาก ทำให้ผู้สังเกตการณ์ต้องประเมินค่าความเอียงระหว่างดิสก์กับระนาบของท้องฟ้าสูงเกินไป วิธีการประเมินว่ากาแล็กซีมีลักษณะเป็นวงรีเป็นอย่างไร

การศึกษาครั้งใหม่นี้สำรวจคำถามที่สำคัญนี้โดยใช้การจำลองแบบ MOND โดยละเอียดของกาแล็กซีดิสก์ที่คล้ายกับ AGC 114905 ซึ่งดำเนินการที่มหาวิทยาลัยบอนน์โดย Srikanth Nagesh และ Pavel Krupa ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยบอนน์และมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ในปราก การจำลองแสดงให้เห็นว่าสามารถปรากฏเป็นวงรีได้แม้เมื่อมองไปข้างหน้า เนื่องจากดวงดาวและก๊าซในกาแล็กซีมีแรงโน้มถ่วงและสามารถดึงให้มีรูปร่างไม่กลมได้ กระบวนการที่คล้ายกันนี้ทำให้เกิดแขนก้นหอยในดาราจักรแบบจาน ซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาจนเรียกว่าดาราจักรก้นหอย

ผลที่ตามมาก็คือ กาแล็กซีอาจอยู่ใกล้ผู้ชมมากกว่าที่ผู้สังเกตการณ์คิด นี่อาจหมายความว่ากาแลคซีกำลังหมุนเร็วกว่าที่รายงานไว้มาก ซึ่งรับภาระจาก MOND

ดร. Banick ผู้เขียนนำของการศึกษาใหม่กล่าวว่า "การจำลองของเราแสดงให้เห็นว่าการเอียงของ AGC 114905 อาจน้อยกว่าที่รายงานไว้มาก ซึ่งหมายความว่ากาแลคซีกำลังหมุนเร็วกว่าที่ผู้คนคิดตามความคาดหวังของ MOND" ดร. Hongsheng Zhao จาก School of Physics and Astronomy ที่มหาวิทยาลัย St Andrews กล่าวว่า "อัตราการหมุนรอบตัวเองที่ต่ำมากของกาแลคซีนี้ไม่สอดคล้องกับทั้ง MOND และแนวทางมาตรฐานสำหรับสสารมืด แต่มีเพียง MOND เท่านั้นที่สามารถข้ามผ่านความขัดแย้งนี้ได้"

การศึกษาใหม่ยังโต้แย้งว่าผล "การเอียงที่ผิดพลาด" ที่คล้ายกันนี้ไม่น่าจะเกิดขึ้นภายใต้แนวทาง Standard Dark Matter Approach เนื่องจากกาแลคซีถูกครอบงำด้วยรัศมีสสารมืดที่ราบเรียบ ดวงดาวและก๊าซมีผลเพียงเล็กน้อยต่อแรงโน้มถ่วง ดังนั้น ดิสก์จึงไม่ใช่ "แรงโน้มถ่วงในตัวเอง"

ซึ่งหมายความว่ามีแนวโน้มที่จะปรากฏเป็นวงกลมเมื่อดูโดยตรง ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยการจำลองที่ดำเนินการโดยกลุ่มอื่น ผลที่ได้คือ วงรีที่สังเกตได้ต้องเกิดจากการเอียงอย่างมากระหว่างดิสก์และระนาบของท้องฟ้า ในกรณีนี้ ความเร็วในการหมุนจะต่ำมาก ซึ่งหมายความว่ามีสสารมืดเพียงเล็กน้อยในดาราจักร ในมุมมองนี้ เป็นไปไม่ได้ที่กาแลคซีแคระที่อยู่โดดเดี่ยวจะมีสสารมืดจำนวนน้อยเช่นนี้ เมื่อพิจารณาจากมวลที่มีอยู่ในรูปของดาวฤกษ์และก๊าซ

Pavlo Krupa ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยบอนน์และมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ในปรากกล่าวถึงบริบทที่กว้างขึ้นของผลลัพธ์เหล่านี้: "แม้ว่า MOND จะทำงานได้ดีในการทดสอบที่ดำเนินการ แต่วิธีมาตรฐานทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงมากในทุกระดับ ตั้งแต่กาแลคซีแคระ เช่น AGC 114905 ไปจนถึงมาตราส่วนจักรวาลวิทยาที่พบโดยกลุ่มอิสระหลายกลุ่ม"

คุณสามารถช่วยยูเครนต่อสู้กับผู้รุกรานรัสเซีย วิธีที่ดีที่สุดคือบริจาคเงินให้กับกองทัพยูเครนผ่าน เซฟไลฟ์ หรือทางเพจอย่างเป็นทางการ NBU.

อ่าน:

• ฮับเบิลกับการขยายตัวของจักรวาล: 30 ปีที่แล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศเริ่มภารกิจ
• มนุษยชาติมีแผนใหญ่สำหรับการขุดแร่ในอวกาศ แต่มี "แต่" มากมาย