
銀河系旋轉新研究修正引力成為暗物質的主要解釋
據cnBeta:盡管暗物質是標準宇宙學模型的一個核心部分,但它并非沒有問題 。關于這種物質仍然存在著令人不安的謎團,其中最重要的一點是,科學家們沒有發現它的直接粒子證據 。盡管進行了多次搜索,我們還沒有探測到暗物質粒子 。因此,一些天文學家贊成一種替代方案,如修正牛頓動力學(MoND)或修正引力模型 。而一項關于銀河系旋轉的新研究似乎支持他們 。
MoND的想法是受銀河系旋轉的啟發 。一個星系中的大部分可見物質都聚集在中間,所以人們會想到 , 靠近中心的恒星會比遠離中心的恒星有更快的軌道速度,類似于我們太陽系的行星 ??茖W家已經觀察到,一個星系中的恒星都以差不多的速度旋轉 。旋轉曲線基本上是平坦而不是逐漸下降的 。暗物質的解決方案是星系被看不見的物質的光環所包圍,但在1983年 , 莫德海-米爾格羅姆認為我們的引力模型一定是錯誤的 。

典型螺旋星系M33的旋轉曲線(黃色和藍色的點,帶誤差條)和根據可見物質的分布預測的曲線(白線) 。兩條曲線之間的差異是通過在星系周圍增加一個暗物質暈來解釋的 。
在星際距離上,恒星之間的引力吸引力基本上適用于牛頓理論 。因此,米格羅姆沒有修改廣義相對論,而是提議修改牛頓的萬有引力定律 。他認為 , 與其說吸引力是一個純粹的平方反比關系,不如說無論距離遠近,引力都有一個小小的殘余拉力 。這個殘余力只有大約10萬億分之一吉,但它足以解釋銀河系的旋轉曲線 。
當然 , 僅僅在牛頓的引力中加入一個小項,就意味著你也必須修改愛因斯坦的方程式 。所以MoND已經被以各種方式概括了,比如AQUAL,它代表了A Quadradic Lagrangian 。AQUAL和標準的LCDM模型都可以解釋觀察到的銀河系旋轉曲線,但有一些微妙的區別 。

測量的內外恒星運動之間的轉變 。資料來源:Kyu-Hyun Chae
這就是最近一項研究的意義所在 。AQUAL和LCDM之間的一個區別在于內軌道恒星與外軌道恒星的旋轉速度 。對于LCDM來說,兩者都應該受物質分布的制約,所以曲線應該是平滑的 。AQUAL預測,由于理論的動態作用,曲線上有一個微小的彎曲 。它太小了,無法在一個星系中測量,但是從統計學上看,在內部和外部的速度分布之間應該有一個小的轉變 。
因此,這篇論文的作者研究了斯皮策測光和精確旋轉曲線(SPARC)數據庫中觀察到的152個星系的高分辨率速度曲線 。他發現了一個與AQUAL一致的轉變 。這些數據似乎支持修正引力而不是標準暗物質宇宙學 。
這個結果令人振奮,但它并沒有決定性地推翻暗物質 。但AQUAL模型也有自己的問題,例如它與觀察到的星系的引力透鏡不一致 , 但這卻是一個弱勢理論的勝利 。
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