آزمایش ماده تاریک و اینرسی اصلاح شده برای نخستین بار

به گزارش خبرگزاری صدا و. سیما، پژوهشگران می گویند چندین جستجو انجام گرفته، اما تا الان هیچ ذره‌ای از ماده تاریک پیدا نشده است. در نتیجه، تعدادی از اخترشناسان جایگزینی مانند دینامیک نیوتنی اصلاح شده (MoND) یا مدل گرانشی اصلاح شده را انتخاب کردند که به نظر می‌رسد مطالعه اخیر چرخش کهکشان را تأیید می‌کند.

 

دینامیک نیوتنی اصلاح شده فرضیه‌ای است که تلاش می‌کند با اصلاح قانون گرانش نیوتون، مساله چرخش کهکشانی را توضیح دهد. در کهکشان‌ها، سرعت چرخش ستاره‌ها و گاز‌ها به دور مرکز کهکشان یکنواخت است که با پیش‌بینی قانون جهانی گرانش نیوتن مغایر است. چرخش کهکشانی از ایده دینامیک نیوتنی اصلاح شده پشتیبانی می‌کند. دینامیک نیوتنی اصلاح شده چندین پیش بینی برجسته در مورد سینماتیک کهکشانی انجام می‌دهد و از نظر تئوری، دینامیک نیوتنی اصلاح شده را می‌توان با گرانش اصلاح شده متوجه شد.

 

پژوهشگران توضیح می‌دهند: تمام ستارگان یک کهکشان تقریباً با سرعت یکسانی می‌چرخند و منحنی چرخش آن‌ها عملاً صاف است. طبق توضیح ماده تاریک، کهکشان‌ها توسط هاله‌ای از ماده نامرئی احاطه شده اند، اما در سال ۱۹۸۳ مورد‌های میلگروم ادعا کرد که مدل گرانشی ما باید اشتباه باشد.

 

کشش گرانشی بین ستاره‌ها در درجه اول نیوتنی در فواصل بین ستاره‌ای است. به همین دلیل، میلگروم تغییر قانون جهانی گرانش نیوتن را به جای نسبیت عام پیشنهاد کرد. او ادعا کرد که گرانش یک کشش باقیمانده جزئی بدون توجه به فاصله دارد.

البته دانشمندان توضیح می‌دهند:حتی کمی تغییر در نظریه گرانش نیوتن، معادلات اینشتین را تغییر می‌دهد. در نتیجه، دینامیک نیوتنی اصلاح شده به چندین روش از جمله AQUAL که مخفف لاگرانژی درجه دوم است، تعمیم داده شده است. لاگرانژی درجه دوم می‌تواند منحنی‌های چرخش کهکشانی مشاهده شده را توضیح دهد، اما تفاوت‌های جزئی در آن به وجود می‌آید و این مشکل همان نقطه‌ای است که مطالعات اخیر سعی در برطرف کردن آن داشته اند.

 

سرعت چرخش ستارگان در مدار درونی در مقابل مدار بیرونی یکی از تفاوت‌های بین لاگرانژی درجه دوم و ماده تاریک سرد لامبدا (LCDM) است. ماده تاریک سرد لامبدا یا مدل Lambda-CDM پارامتری از مدل کیهانی بیگ بنگ است که در آن جهان شامل سه جزء اصلی است که شامل یک ثابت کیهانی و انرژی تاریک، یک ماده تاریک سرد فرضی و ماده معمولی است. گفتنی است که اغلب از آن به عنوان مدل استاندارد کیهان شناسی بیگ بنگ یاد می‌شود، زیرا ساده‌ترین مدلی است که توضیح مناسبی از ویژگی‌های کیهانی ارائه می‌دهد.

 

این مطالعه ۱۵۲ کهکشان را با منحنی‌های چرخش با کیفیت و منحنی‌های چرخش دقیق (SPARC) در نظر می‌گیرد. پس از مطالعات، محققان دریافتند که لاگرانژی درجه دوم بر کیفیت دینامیک نیوتنی اصلاح شده برتری دارد؛ بنابراین برای اولین بار، ماده تاریک، گرانش و اینرسی اصلاح شده با در نظر گرفتن بخش‌های داخلی و خارجی منحنی‌های چرخش کهکشانی با هم و به صورت جداگانه آزمایش و متمایز می‌شوند. محققان در خاتمه خاطرنشان کردند: نتیجه این تحقیقات بسیار هیجان انگیز است، اما به طور قطع وجود ماده تاریک را نفی نمی‌کند.

 

شرح کامل این پژوهش در آخرین شماره مجله تخصصی The Astrophysical منتشر شده است.