Karanlık madde, standart kozmolojik modelin temel bir bileşenidir, ancak gizemleri hala çözülmemiştir. En büyük bilmecelerden biri, sayısız araştırmaya rağmen karanlık madde parçacıklarının varlığına dair doğrudan kanıtların bulunmamasıdır. Bazı gökbilimciler, gözlemleri açıklamak için Değiştirilmiş Newton Dinamiği (MoND) veya değiştirilmiş yerçekimi modelleri gibi alternatif teoriler önerdiler. Galaktik dönüş üzerine yakın tarihli bir çalışma, bu alternatif teorilere destek veriyor gibi görünüyor.
Karanlık madde, standart kozmolojik modelin merkezi bir parçası olmasına rağmen, sorunları da var. Maddeler hakkında rahatsız edici gizemler olmaya devam ediyor, en önemlisi bilim adamlarının ona dair hiçbir doğrudan parçacık kanıtı bulamamış olmaları. Çok sayıda aramaya rağmen, henüz karanlık madde parçacıklarını tespit edemedik. Bu nedenle, bazı astronomlar, Değiştirilmiş Newton Dinamiği (MoND) veya değiştirilmiş yerçekimi modeli gibi bir alternatifi tercih ediyor. Ve yeni bir galaktik rotasyon çalışması onları destekliyor gibi görünüyor.
MoND fikri galaktik rotasyondan esinlenmiştir. Bir galaksideki görünür maddenin çoğu ortada kümelenmiştir, bu nedenle güneş sistemimizin gezegenlerine benzer şekilde merkeze daha yakın yıldızların daha uzaktaki yıldızlardan daha yüksek yörünge hızlarına sahip olmasını beklersiniz. Bir galaksideki yıldızların hepsinin yaklaşık olarak aynı hızda döndüğünü gözlemliyoruz. Dönme eğrisi, düşmek yerine esasen düzdür. Karanlık madde çözümü, galaksilerin bir görünmez madde halesi ile çevrili olduğudur, ancak 1983’te Mordehai Milgrom, yerçekimi modelimizin yanlış olması gerektiğini savundu.
Tipik sarmal gökada M33’ün dönüş eğrisi (hata çubukları olan sarı ve mavi noktalar) ve görünür maddenin dağılımından tahmin edilen (beyaz çizgi). İki eğri arasındaki tutarsızlık, galaksiyi çevreleyen bir karanlık madde halesi eklenerek açıklanır.
Yıldızlararası mesafelerde, yıldızlar arasındaki çekimsel çekim esasen Newtoncudur. Dolayısıyla Milgrom, genel göreliliği değiştirmek yerine Newton’un Evrensel Yerçekimi Yasasını değiştirmeyi önerdi. Çekim kuvvetinin saf bir ters kare ilişki olması yerine, yerçekiminin mesafeden bağımsız olarak küçük bir artık çekişe sahip olduğunu savundu. Bu kalıntı, bir gee’nin yalnızca 10 trilyonda biri kadardır, ancak galaktik dönüş eğrilerini açıklamaya yeterlidir.
Tabii ki, Newton’un yerçekimine sadece küçük bir terim eklemek, Einstein’ın denklemlerini de değiştirmeniz gerektiği anlamına gelir. Dolayısıyla MoND, A Quadradic Lagrangian’ın kısaltması olan AQUAL gibi çeşitli şekillerde genelleştirilmiştir. Hem AQUAL hem de standart LCDM modeli, gözlemlenen galaktik dönüş eğrilerini açıklayabilir, ancak bazı ince farklar vardır.
İç ve dış yıldız hareketleri arasında ölçülen kayma. Kredi bilgileri: Kyu-Hyun Chae
AQUAL ve LCDM arasındaki bir fark, iç yörüngedeki yıldızların dış yörüngedeki yıldızlara karşı dönüş hızlarıdır. LCDM için, her ikisi de maddenin dağılımı tarafından yönetilmelidir, bu nedenle eğri düzgün olmalıdır. AQUAL, teorinin dinamikleri nedeniyle eğride küçük bir bükülme öngörüyor. Tek bir galakside ölçülemeyecek kadar küçük ama istatistiksel olarak iç ve dış hız dağılımları arasında küçük bir kayma olmalı. Bu makalenin yazarı, Spitzer Fotometri ve Doğru Dönme Eğrileri (SPARC) veritabanında gözlemlendiği gibi 152 gökadanın yüksek çözünürlüklü hız eğrilerine baktı. AQUAL ile anlaşmada bir değişiklik buldu. Veriler, standart karanlık madde kozmolojisine göre değiştirilmiş yerçekimini destekliyor gibi görünüyor.
Sonuç heyecan verici, ancak karanlık maddeyi kesin olarak tersine çevirmiyor. AQUAL modelinin, galaksiler tarafından gözlemlenen yerçekimsel mercekleme ile uyuşmaması gibi kendi sorunları var. Ancak bazı gökbilimcilerin “Yaşasın MoND!”
Referans: “Distinguishing Dark Matter, Modifiye Yerçekimi ve Modifiye Atalet ile Galaktik Dönme Eğrilerinin İç ve Dış Parçaları”, Kyu-Hyun Chae, 12 Aralık 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac93fc
İlk olarak yayınlandı Evren Bugün.