альтернативная теория гравитации подтверждается

MOND против Lambda-CDM: альтернативная теория гравитации подтверждается данными телескопа «Джеймс Уэбб»

1102 прочтения
14 ноября


Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) продолжает удивлять астрономов, на этот раз бросая вызов стандартной модели формирования галактик в ранней Вселенной. Согласно популярной гипотезе, тёмная материя помогла самым ранним звёздам и галактикам объединиться, что должно было привести к обнаружению слабых сигналов от небольших примитивных галактик.

Однако данные JWST показывают, что самые старые галактики большие и яркие, что согласуется с альтернативной теорией гравитации, известной как MOND (Modified Newtonian Dynamics).

В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, астрофизик из Case Western Reserve Стейси Макгоу и её коллеги описывают формирование структур в ранней Вселенной. Они обнаружили, что вместо тёмной материи могла играть роль модифицированная гравитация.

MOND 1998 году объяснила, что формирование структур в ранней Вселенной должно было произойти гораздо быстрее, чем предсказывала теория холодной тёмной материи, известная как ;CDM (лямбда-CDM).

Протогалактики, видимые космическим телескопом «Джеймса Уэбб». Источник: NASA ;
JWST был разработан, чтобы ответить на некоторые из самых больших вопросов во Вселенной, например, как и когда образовались звёзды и галактики. До его запуска в 2021 году ни один телескоп не мог заглянуть так глубоко во Вселенную и так далеко назад во времени. Lambda-CDM предсказывает, что галактики образовались путём постепенной аккреции материи от малых структур к более крупным из-за дополнительной гравитации, создаваемой массой тёмной материи. Однако JWST не обнаружил ожидаемых тусклых сигналов от маленьких предшественников галактик.

«То, что предсказывает теория тёмной материи, отличается от того, что мы видим. Астрономы измыслили тёмную материю, чтобы объяснить, как из очень однородной ранней Вселенной возникают большие галактики с большим количеством пустого пространства между ними, которые мы видим сегодня», — рассказала Стейси Макгоу.

MOND предсказывает, что масса, которая становится галактикой, быстро собирается и изначально расширяется вместе с остальной частью Вселенной. Более сильная гравитация замедляет, а затем обращает вспять расширение, и материал коллапсирует, образуя галактику. В этой теории тёмной материи вообще нет.

«Мы ожидали, что каждая большая галактика, которую мы видим в близлежащей Вселенной, началась с этих крошечных фрагментов. Но даже при всё большем и большем красном смещении — если смотреть на всё более ранние этапы эволюции Вселенной — сигналы оказываются больше и ярче, чем ожидалось», — сказала Макгоу.

Большие и яркие структуры, которые JWST видел на очень ранних этапах развития Вселенной, были предсказаны MOND более четверти века назад.

Эти результаты бросают вызов пониманию ранней Вселенной и могут привести к пересмотру стандартной модели формирования галактик. JWST продолжает предоставлять ценные данные, которые помогут лучше понять процессы, происходящие в ранней Вселенной.



За каждым движущимся объектом стоит либо энергия, либо сила. Например, когда круглый камень находится на вершине холма, он содержит потенциальную энергию. Теперь, если камень начнет катиться вниз, что произойдет с энергией, хранящейся внутри него? Она преобразуется в кинетическую энергию, из-за чего камень получит силу и покатится вниз по холму.

Если все движется с помощью какой-либо энергии, то Вселенная также должна расширяться с помощью энергии.
Ученые назвали эту энергию темной энергией. Это энергия, из-за которой расширяется Вселенная.

Темная энергия продолжает создавать все больше и больше пространства между объектами.

Но давайте вернемся к вопросу. Почему расстояние между планетами в нашей Солнечной системе и Солнцем не увеличивается?

Это связано с масштабом. Масштаб, в котором расширение Вселенной становится значительным, намного, намного больше масштаба Солнечной системы.

Вселенная расширяется со скоростью около 70 километров в секунду на мегапарсек. Другими словами, на каждый мегапарсек (31 миллиард миллиардов километров) между двумя точками в пространстве эти точки удаляются друг от друга со скоростью 70 км/с.

Солнце и Земля находятся на расстоянии около 150 миллионов километров друг от друга, или около 5 триллионных доли мегапарсека. Если бы Солнце и Земля не были гравитационно связаны друг с другом, они бы расширялись со скоростью 5 триллионных на 70 км/с, или около 0,35 микрометра в секунду.

Излишне говорить, что гравитационное притяжение между Солнцем и Землей притягивает их друг к другу гораздо быстрее, чем расширение пространства может их разъединить.

Даже между галактикой Андромеды и галактикой Млечный Путь взаимное гравитационное притяжение стягивает их быстрее, чем расширение может развести их в стороны. Расширение становится значительным только тогда, когда два объекта находятся на расстоянии десятков миллионов световых лет друг от друга. Вот почему «близлежащие» галактики имеют тенденцию держаться вместе, но далекие скопления галактик удаляются от нас