Необходима ли темная материя для объяснения движения космических тел? Вполне возможно, что да. Астрофизики попытались согласовать альтернативную гипотезу с наблюдениями в окрестностях Солнечной системы и даже внутри неё — например, с орбитой Сатурна. Для сторонников MOND результаты оказались разочаровывающими.
Потребуется объяснение большого количества явлений гравитации с использованием минимального числа параметров. Общая теория относительности в целом справляется с этой задачей от микроскопических масштабов до десятков гигапарсеков. Однако есть феномены, которые она не объясняет. К примеру, скорость вращения краев галактических дисков превосходит расчетные значения, при этом эти диски не разрушаются. В связи с этим возникла популярная гипотеза о существовании темной материи. Альтернативами служат другие теории, например модифицированная ньютоновская динамика (MOND).
MOND предполагает, что сила гравитации по Ньютону теряет силу действия при низких ускорений — ниже 10. -10В метрах в секунду квадратную гипотезу выдвинул в 1983 году израильский физик Мордехай Милгром. Гипотеза хорошо объясняет движение тел во внешних областях галактик. Темная материя тоже не испытывает проблем с этим.
Для проверки MOND необходимы дополнительные исследования с использованием обширных и достоверных массивов данных наблюдений. К таким данным сейчас имеют доступ астрономы благодаря крупномасштабным обзорным проектам, например, «Гайя». В связи с этим в последнее время публикуется всё больше работ по этой теме.
Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Ежемесячные известия Королевского астровательческого общества. Предварительные попытки примирить модель MOND с данными осуществлялись для нескольких наборов: измерений зонда «Кассини» у Сатурна, движения двойных звезд с большим периодом обращения вблизи Солнечной системы и соотношения центростремительного ускорения (RAR).
Термином RAR обозначают обнаруженное около семи лет назад универсальное соотношение между центростремительным ускорением объектов в галактиках, выведенным из наблюдений, и тем, которое получается при оценке видимой материи в галактике. По ньютоновской теории эти значения должны совпадать. В действительности они расходятся. Главное — в дисковых галактиках это расхождение должно быть прямым следствием модели MOND.
Если эффект MOND проявляется на масштабе галактик, как подтверждают расчеты и исследования, то должен работать и на меньших расстояниях, вплоть до Солнечной системы. Правда, обнаружить его там сложнее. Авторы новой работы использовали данные зонда «Кассини» за 13 лет его полета вокруг Сатурна. Такой длительный период наблюдений позволил астрономам невероятно точно измерить орбиту планеты по задержке передачи сигналов между зондом и Землей.
Предполагается, что притяжение остальной Галактики должно слегка изменять орбиту Сатурна. Вследствие этого расчеты орбиты по ОТО и MOND не должны совпадать.
Учёные сравнивают их с данными наблюдений. сделалиДесять лет назад обнаружить аномалии в орбите «окольцованного» гиганта не удалось. Теперь исследователи пошли дальше — попытались модифицировать гипотезу MOND, чтобы она соответствовала данным «Кассини».
Хотя MOND успешно описывает движение объектов на галактическом уровне — и последние вычисления это подтверждают — эта теория не согласуется с данными о орбите Сатурна.
Совпадение MOND с данными „Кассини“ маловероятно, как выпадение решки 59 раз подряд при подбрасывании монеты. пояснилОдин из авторов исследования указывает, что отклонение в пять сигм – «золотой стандарт» для научного открытия – сопоставимо с выпадением решки двадцать один раз подряд.
Гипотезе MOND может спасти лишь значительно более стремительный переход от гравитации Ньютона к гравитации MOND. Такой переход не согласуется с расчётами по соотношению RAR, которое в последнее время показало свою эффективность.
Кроме того, MOND не применим к системам двойных звезд с большим периодом обращения вокруг общего центра. Ученые свели собственные вычисления с данными наблюдений этих объектов. опубликованного в Ежемесячные ведомости королевского астрономического общества. В январе 2024 года по модели MOND звёзды должны вращаться друг вокруг друга на 20% быстрее, чем показывают расчеты по ОТО. Астрономы не наблюдают такого расхождения в данных. Для работы гипотезы MOND на таких расстояниях её нужно существенно корректировать. считаютДвойные звёзды служат доказательством MOND. Впрочем, на таких масштабах многое зависит от точности измерений.
В марте 2024-го на сайте препринтов arXivвышлаНовая работа посвящена MOND. Авторы исследовали гипотезу на примере распределения и движения транснептуновых объектов. Альтернативная гипотеза не подтвердилась. В случае её истинности «наклон» орбит этих объектов к плоскости Солнечной системы был бы значительно больше.
Несколько новых исследований указывают на необходимость либо более существенной коррекции модифицированной ньютоновской динамики (MOND), либо замены её альтернативными теориями.