Riešenie najväčšieho problému fyziky máme na dosah. Stačí modifikovať gravitáciu

Temná hmota je už desiatky rokov ústrednou postavou zaužívaného kozmologického modelu. Napriek tomu sa jej využitie v našich modeloch nezaobíde bez kontroverzií. Niet sa ale čomu čudovať. Zatiaľ totiž ide iba o rýdzo hypotetickú látku, ktorú sa nám nepodarilo detegovať.

Na objasnenie vesmíru nepotrebujeme temnú hmotu

Ako píše portál UniverseToday, mnohí astronómovia uprednostňujú alternatívnu teóriu MOND známu aj ako Modifikovaná Newtonova Dynamika. MOND je teória navrhujúca modifikovať Newtonove pohybové zákony a Newtonov gravitačný zákon tak, aby zohľadnili pozorované vlastnosti galaxií. Možno ju tiež chápať ako alternatívnu hypotézu k hypotéze temnej hmoty.

J. Wang, S. Bose/ CfA

Teóriu predstavil svetu v roku 1983 uznávaný izraelský fyzik Mordehai Milgrom, aby vysvetlil nezrovnalosti v krivkách rotačných rýchlostí galaxií – snažil sa vysvetliť, prečo boli rýchlosti hviezd v pozorovaných galaxiách väčšie než sa očakávalo na základe Newtonových zákonov.

Je známe, že väčšina viditeľnej hmoty v galaxii je zoskupená v centre, takže by sa logicky dalo očakávať, že hviezdy bližšie k stredu budú mať aj vyššiu orbitálnu rýchlosť, ako hviezdy nachádzajúce sa ďalej od centra (podobne ako napríklad pri planétach v slnečnej sústave).

Napriek tomu, pozorovania ukazujú, že všetky hviezdy v galaxiách rotujú približne rovnakou rýchlosťou, čo znamená, že krivka ich rotácie nemá klesajúcu tendenciu.

Zatiaľ čo zástancovia temnej hmoty tvrdia, že galaxie sú obklopené halom neviditeľnej hmoty, ktorá zvyšuje rýchlosť hviezd nad rámec toho, čo predpovedajú teórie, zástancovia MOND tvrdia, že náš gravitačný model je nesprávny, respektíve nie je úplne presný.

Základným predpokladom MOND je, že, zatiaľ čo Newtonove zákony boli v mnohých experimentoch a pokusoch testované v prostrediach s vysokým zrýchlením (na Zemi a v Slnečnej sústave), neboli overené a testované pre objekty s extrémne nízkym zrýchlením, ako sú práve hviezdy vo vonkajších častiach galaxií.

Nová štúdia naznačuje, že potrebujeme modifikovať gravitáciu

Ako píše portál TechExpolorist, Milgrom tvrdil, že gravitácia má určitý „zvyškový ťah“. Hoci tento zvyšok predstavuje len extrémne malé číslo (rádovo niekoľko bilióntin), je to dosť pre vysvetlenie krivky galaktickej rotácie.

Rotačná krivka galaxie M33. Stefania.deluca/Wikimedia

Samozrejme, aj malá modifikácia Newtonovej teórie gravitácie si vyžaduje zásah do Einsteinových rovníc, vďaka čomu existuje tiež niekoľko zovšeobecnených teórií MOND. Jednou z nich je model AQUAL (A QUAdratic Lagrangian), teda teória gravitácie založená na MOND, ktorá využíva prvky Lagrangovej teórie poľa.

Ako AQUAL tak i LCDM model (štandardný model kozmológie, v ktorom vesmír obsahuje kozmologickú konštantu, označenú ako Lambda a studenú tmavú hmotu CDM) dokážu svojim spôsobom objasniť pozorované krivky galaktickej rotácie. Existujú však medzi nimi určité rozdiely.

Kritickým rozdielom medzi týmito modelmi sú rotačné rýchlosti hviezd na ich vnútorných a vonkajších dráhach. Zatiaľ čo pri LCDM by krivka mala mať oblúkový tvar, pri krivke v AQUAL by mala mať zlom.

V novej štúdii publikovanej v žurnále The Astrophysical Journal sa preto vedci pozreli na rotačné krivky 152 rôznych galaxií. Analýza získaných údajov následne podporila skôr teóriu MOND, respektíve AQUAL a nie štandardný model.

Autori však na záver pripúšťajú, že hoci ich štúdia sa prikláňa skôr k modelu AQUAL, s temnou hmotou sa tak ľahko určite nerozlúčime. AQUAL má totiž svoje vlastné problémy. Jedným z najväčších je nesúhlas s pozorovanými gravitačnými šošovkami.

Čítajte viac z kategórie: Novinky