{"id":3317,"date":"2021-07-02T14:33:01","date_gmt":"2021-07-02T12:33:01","guid":{"rendered":"https:\/\/astrostrona.pl\/?p=3317"},"modified":"2021-07-02T14:33:03","modified_gmt":"2021-07-02T12:33:03","slug":"ciemna-materia-wygrywa-z-teoriami-grawitacji","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrostrona.pl\/?p=3317","title":{"rendered":"Ciemna materia wygrywa z teoriami grawitacji?"},"content":{"rendered":"\n

Od dawna w\u015br\u00f3d astronom\u00f3w i fizyk\u00f3w trwa sp\u00f3r, czy tajemnicza ciemna materia faktycznie istnieje we Wszech\u015bwiecie – czy mo\u017ce s\u0105 to jakie\u015b odst\u0119pstwa od tego, jak rozumiemy grawitacj\u0119. Naukowcy analizuj\u0105cy przegl\u0105d nieba KiDS, a w\u015br\u00f3d nich – polski astronom Maciej Bilicki z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie, sprawdzali to, wykorzystuj\u0105c obserwacje tysi\u0119cy galaktyk.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ciemna materia to sk\u0142adnik Wszech\u015bwiata, kt\u00f3rego nie obserwujemy bezpo\u015brednio<\/strong>. O jej istnieniu wnioskujemy na podstawie oddzia\u0142ywa\u0144 grawitacyjnych ze zwyk\u0142\u0105 (\u015bwiec\u0105c\u0105) materi\u0105. Obecno\u015b\u0107 ciemnej materii zosta\u0142a zaproponowana dla wyt\u0142umaczenia obserwowanej rotacji galaktyk oraz ruch\u00f3w galaktyk w gromadach \u2013 widzialnej materii jest zbyt ma\u0142o, aby mo\u017cna by\u0142o wyt\u0142umaczy\u0107 zachodz\u0105ce w tych przypadkach efekty. Modele wskazuj\u0105, \u017ce ciemnej materii jest kilkakrotnie wi\u0119cej, ni\u017c materii zwyk\u0142ej.<\/p>\n\n\n\n

W nowych badaniach, kt\u00f3re przeprowadzi\u0142 zesp\u00f3\u0142 naukowc\u00f3w pod kierunkiem Margot Brouwer<\/strong> (Uniwersytet w Groningen i Uniwersytet Amsterdamski), postanowiono sprawdzi\u0107 zar\u00f3wno hipotez\u0119 ciemnej materii, jak i r\u00f3\u017cne teorie grawitacji.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

W poszukiwaniu nadmiarowej grawitacji<\/h2>\n\n\n\n

Badacze wykorzystali dane z przegl\u0105du nieba Kilo-Degree Survey<\/em> (KiDS), wykonanego przy pomocy VLT Survey Telescope<\/em> (VST), nale\u017c\u0105cego do Europejskiego Obserwatorium Po\u0142udniowego (ESO). Mierzyli tzw. s\u0142abe soczewkowanie grawitacyjne, czyli niewielkie ugi\u0119cie \u015bwiat\u0142a galaktyk spowodowane przez grawitacj\u0119 innych galaktyk po\u0142o\u017conych bli\u017cej nas. Do analiz wybrano galaktyki z obszaru nieba o powierzchni 1000 stopni kwadratowych (2,5 procent sfery niebieskiej), badaj\u0105c rozk\u0142ad grawitacji dla oko\u0142o miliona galaktyk. Dane na temat analizowanych galaktyk pochodzi\u0142y z katalogu opublikowanego niezale\u017cnie przez mi\u0119dzynarodow\u0105 grup\u0119, kt\u00f3r\u0105 kierowa\u0142 dr hab. Maciej Bilicki<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Dla prawie 260 tysi\u0119cy galaktyk uda\u0142o si\u0119 zmierzy\u0107 tzw. relacj\u0119 przyspieszenia radialnego (ang. Radial Acceleration Relation<\/em>, w skr\u00f3cie RAR). Opisuje ona zwi\u0105zek pomi\u0119dzy spodziewan\u0105, a obserwowan\u0105 grawitacj\u0105 (obserwowan\u0105 na podstawie widocznej materii), z czego mo\u017cna wysnu\u0107 wnioski ile jest nadmiarowej grawitacji<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Do tej pory ta nadmiarowa grawitacja by\u0142a wyznaczana w zewn\u0119trznych regionach galaktyk jedynie poprzez obserwacj\u0119 ruchu gwiazd oraz zimnego gazu. Wykorzystuj\u0105c efekt soczewkowania grawitacyjnego<\/strong> badacze byli teraz w stanie wyznaczy\u0107 RAR w rejonach o stukrotnie s\u0142abszej sile grawitacji ni\u017c dot\u0105d, si\u0119gaj\u0105c w rejony znajduj\u0105ce si\u0119 daleko poza centrami galaktyk.<\/p>\n\n\n\n

Ciemna materia, czy modyfikacja dynamiki Newtonowskiej?<\/h2>\n\n\n\n

Sprawdzili cztery r\u00f3\u017cne modele teoretyczne<\/strong> \u2013 dwa zak\u0142adaj\u0105ce istnienie ciemnej materii i dwa ze zmodyfikowanym prawem grawitacji (tzw. \u201ezmodyfikowana dynamika newtonowska\u201d, w skr\u00f3cie MOND od angielskiego okre\u015blenia \u201eModified Newtonian Dynamics<\/em>\u201d). Okaza\u0142o si\u0119, \u017ce najlepiej do wynik\u00f3w pasuje symulacja o nazwie MICE (jedna z uwzgl\u0119dniaj\u0105cych ciemn\u0105 materi\u0119), ale pozosta\u0142e warianty r\u00f3wnie\u017c pozostaj\u0105 w grze.<\/p>\n\n\n\n

W dalszym toku bada\u0144 podzielono galaktyki z badanej pr\u00f3bki na m\u0142ode (niebieskie galaktyki spiralne) i stare (czerwone galaktyki eliptyczne). Powstaj\u0105 one w r\u00f3\u017cny spos\u00f3b, a wzgl\u0119dna ilo\u015b\u0107 zwyk\u0142ej i ciemnej materii w r\u00f3\u017cnych typach galaktyk mo\u017ce si\u0119 zmienia\u0107. Z kolei z alternatywnych teorie grawitacji wynika, \u017ce zale\u017cno\u015b\u0107 ta powinna by\u0107 sta\u0142a. Da\u0142o to szans\u0119 na dalsz\u0105 weryfikacj\u0119 poszczeg\u00f3lnych modeli.<\/p>\n\n\n\n

\u201eW teoriach zmodyfikowanej grawitacji, takich jak MOND, ta relacja powinna by\u0107 zawsze taka sama, niezale\u017cnie od typu galaktyki, gdy\u017c jedynym znacz\u0105cym parametrem (determinuj\u0105cym RAR) jest w tych modelach \u0142\u0105czna masa ca\u0142ej zwyk\u0142ej materii (\u015bwiec\u0105cej) \u2013 czyli gwiazd i gazu. Natomiast w standardowym modelu kosmologicznym galaktyki czerwone maj\u0105 stosunkowo wi\u0119cej ciemnej materii ni\u017c niebieskie, przy tej samej \u0142\u0105cznej masie zwyk\u0142ej materii \u2013 czyli stosunek ilo\u015bci ciemnej materii do materii \u015bwiec\u0105cej jest wi\u0119kszy dla galaktyk czerwonych ni\u017c dla niebieskich<\/em>\u201d t\u0142umaczy Bilicki.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

\u201eNasze <\/em>badania pokazuj\u0105, \u017ce relacja RAR jest inna dla galaktyk czerwonych ni\u017c dla niebieskich. To wyja\u015bnia\u0142oby r\u00f3\u017cnice w mierzonej relacji RAR i wyklucza\u0142oby teorie takie jak MOND czy grawitacja entropiczna\u201d dodaje polski astronom.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Naukowiec m\u00f3wi, \u017ce potrzebne s\u0105 jednak dalsze obserwacje, bowiem mo\u017ce zachodzi\u0107 tak\u017ce sytuacja, \u017ce galaktyki czerwone maj\u0105 w rzeczywisto\u015bci znacznie wi\u0119cej zwyk\u0142ej materii ni\u017c nam si\u0119 wydaje, je\u015bli s\u0105 otoczone ogromnymi ob\u0142okami rzadkiego, gor\u0105cego gazu (w przeciwie\u0144stwie do niebieskich, kt\u00f3re tego gor\u0105cego gazu mia\u0142yby znacznie mniej). Taki wariant nie wyklucza\u0142by przynajmniej niekt\u00f3rych alternatywnych teorii grawitacji.<\/p>\n\n\n\n

Artyku\u0142 opisuj\u0105cy wyniki bada\u0144 zosta\u0142 opublikowany w czasopi\u015bmie \u201eAstronomy & Astrophysics<\/em>\u201d.<\/p>\n\n\n\n

\u0179r\u00f3d\u0142o: PAP<\/em><\/p>\n\n\n\n

Zobacz tak\u017ce:<\/p>\n\n\n\n