|
Доказательства альтернативной теории гравитации
|
|
|
|
Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба для того, чтобы заглянуть в прошлое, в самые отдаленные уголки Вселенной, обнаружили потрясающие доказательства альтернативной теории гравитации.
|
|
|
|
Современные модели формирования галактик в раннем космосе предсказывают наличие избыточной гравитации, вызванной темной материей, которая притягивает материал к медленно формирующимся галактикам. Однако альтернативная теория гравитации, впервые предложенная в 1998 году под названием "Модифицированная ньютоновская динамика" (MOND), предполагает, что структуры в ранней Вселенной сформировались очень быстро без необходимости в теоретической темной материи.
|
|
|
|
Теперь исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв говорят, что снимки древних галактик, собранные JWST, похоже, противоречат общепринятым предсказаниям наиболее распространенной теории холодной темной материи - Лямбда-CDM. Напротив, данные, по-видимому, подтверждают теорию MOND, которая заставила бы астрономов и космологов пересмотреть эту альтернативную и давно вызывающую споры теорию гравитации.
|
|
|
|
Дебаты о темной материи
|
|
|
|
Модель Лямбда-CDM уже давно утверждает, что темная материя, неуловимая и невидимая форма материи, необходима для объяснения структуры Вселенной. Согласно этой модели, гравитационное воздействие темной материи сформировало галактики и привело к образованию крупномасштабных структур. Он предсказывает, что древние галактики в ранней Вселенной должны были казаться маленькими и тусклыми, поскольку в течение космического времени темная материя постепенно стягивала их вместе.
|
|
|
|
|
|
|
Однако Макгоуф и его коллеги утверждают, что эти предсказания не соответствуют результатам первых наблюдений. Вместо этого недавно обнаруженные галактики кажутся яркими, крупными и полностью сформировавшимися, даже когда ученые заглядывают глубже в прошлое Вселенной. Эта неожиданная яркость напрямую бросает вызов общепринятым представлениям о формировании галактик под действием темной материи.
|
|
|
|
“Астрономы изобрели темную материю, чтобы объяснить, как от очень гладкой ранней Вселенной можно перейти к большим галактикам с большим количеством пустого пространства между ними, которые мы наблюдаем сегодня”, - сказала Стейси Макго, профессор и директор астрономического факультета Case Western Reserve, в пресс-релизе, анонсирующем исследование.
|
|
|
|
“(Но) то, что предсказывала теория темной материи, - это не то, что мы видим”.
|
|
|
|
В частности, Макго сказал, что если бы модель лямбда-CDM была точной, то дополнительное гравитационное притяжение от темной материи, которая взаимодействует с другой материей только посредством гравитации, привело бы к тому, что небольшие частицы вещества, окружающие зарождающиеся галактики, медленно срастались бы к центру.
|
|
МОНД: Радикальная альтернативная теория гравитации
|
|
|
|
Теория МОНД, впервые предложенная в 1983 году израильским физиком Мордехаем Милгромом, предлагает другое объяснение. МОНД предлагает изменить второй закон Ньютона, чтобы учесть расхождения, наблюдаемые в кривых вращения галактик, без привлечения темной материи. Эти изменения актуальны в областях с незначительными ускорениями, такими как те, которые наблюдаются на периферии Вселенной, где JWST сейчас ведет наблюдения.
|
|
|
|
В 1998 году Макго в соавторстве с другими учеными опубликовал основополагающую статью, в которой предположил, что формирование галактик происходило быстрее и не зависело от темной материи. Вместо этого он и его соавторы, в том числе Федерико Лелли, Джей Франк и Джеймс Шомберт, выдвинули теорию о том, что галактический материал быстро собирался, расширялся вместе со Вселенной, а затем сжимался под действием силы тяжести. Эта теория утверждает, что галактики сформировались рано, образовав большие светящиеся структуры без необходимости в темной материи.
|
|
Доказательства и проблемы
|
|
|
|
По словам Макго и его коллег, данные JWST более точно согласуются с прогнозами, сделанными сторонниками MOND, чем с лямбда-моделями CDM. В качестве примера Макгоф подчеркивает, что предсказания Р.Х. Сандерса, основанные на MOND, более точно соответствовали наблюдениям, чем те, которые были сделаны сторонниками лямбда-МЧР Мо, Мао и Уайтом. Тем не менее, несмотря на недавний успех, MOND остается спорной теорией, поскольку ее согласование с общей теорией относительности Эйнштейна — основой современной физики — оказалось труднодостижимым.
|
|
|
|
“Мы всегда можем попытаться изменить теорию, чтобы приспособить ее к новым фактам”, - признает Макго, признавая, что, хотя факты, несовместимые с одной моделью, не требуют полного отказа от нее, неспособность полностью объяснить данные наблюдений может указывать на более слабую теоретическую основу. Несмотря на это, некоторые современные астрономические измерения все еще подтверждают гипотезу о темной материи.
|
|
Продолжающееся обсуждение лямбда-CDM
|
|
|
|
Несмотря на очевидный успех MOND в объяснении некоторых наблюдений JWST, Лямбда-CDM продолжает пользоваться широкой поддержкой. Модель точно предсказывала скорость расширения Вселенной с 1920-х годов, что свидетельствует о наличии космологической постоянной, заставляющей Вселенную постоянно расширяться. Кроме того, хотя Вселенная почти плоская, что является обязательным требованием для лямбда-CDM, небольшие отклонения остаются неясной областью для дальнейшего изучения.
|
|
|
|
Астрофизическое сообщество в целом сохраняет осторожность, и многие исследователи отмечают, что Lambda-CDM выдержал многочисленные испытания и обеспечивает целостную основу для понимания Вселенной. Несмотря на это, Макго с энтузиазмом относится к продолжающимся дебатам.
|
|
|
|
“Ожидалось, что каждая крупная галактика, которую мы видим в близлежащей Вселенной, должна была начинаться с этих крошечных кусочков”, - сказал Макго. “Это не то, что показывает нам JWST”.
|
|
|
|
Макгоф признает, что поиск теории, совместимой как с общей теорией относительности, так и с MOND, остается нереализованной задачей. Однако, после открытий JWST, которые, похоже, подтверждают их концепцию MOND и ее альтернативную теорию гравитации, Макгоф говорит, что он и его коллеги чувствуют себя в некоторой степени оправданными.
|
|
|
|
“Суть в том, что "я же вам говорил", - сказал Макгоф. “Меня воспитывали в убеждении, что говорить так грубо, но в этом весь смысл научного метода: делать прогнозы, а затем проверять, какие из них сбываются”.
|
|
|
|
Источник
|
