Работа интересна тем, что поднимает действительно острые проблемы. Например, ее авторы правы, когда отмечают: спиральные галактики с перемычкой указывают на то, что в самих галактических дисках темной материи практически нет. Перемычкой («баром») в спиральной галактике называют область из ярких звезд, выходящую из галактического центра и пересекающей галактику посередине. Она есть у двух третей спиральных галактик, включая наш Млечный Путь.
Перемычки вращаются, и если бы галактики были обладателями большого количества темной материи, она замедляла их со временем. Однако у большинства спиральных галактик с перемычками замедления не происходит. Это достаточно серьезный аргумент в пользу того, что в самой галактике темной материи нет.
naked-science.ru, 11 июля 2022
https://naked-science.ru/article/astronomy/zakryt-temnuyu-materiyu
Журнал Symmetry
https://www.mdpi.com/2073-8994/14/7/1331
Глава 11-20-12
Наша Галактика оказалась экстраординарно бедной
Сентябрь 2023
Космический телескоп «Гайя» позволил оценить скорость движения рекордного количества звезд в Млечном Пути, и новые данные оказались крайне неожиданными. Дело не только в том, что его масса упала во много раз: стало ясно, что сама структура Галактики не такая, как думали раньше. В журнале Astronomy and Astrophysics вышла статья, суммирующая данные «Гайи» о скоростях вращения звезд в диске Млечного Пути.
Авторы новой статьи составили кривые, показывающие скорости вращения звезд в различных частях нашей галактики. Поскольку эти скорости определяются действующей на эти звезды гравитацией, именно по ним можно узнать реальную массу Млечного Пути, которая до этого оставалась объектом ожесточенных дискуссий.
Работа принесла два больших сюрприза. Во-первых, оказалось, что Млечный Путь не показывает ускоренного вращения краев галактического диска, как почти все сколько-нибудь хорошо изученные спиральные галактики, кроме нашей. На расстоянии от 63 до 86 тысяч световых лет от центра Млечного Пути скорость вращения его звезд вокруг галактического центра падает в среднем на 30 километров в секунду. Это не так мало: например, Солнце вращается вокруг ядра Галактики со скоростью 230 километров в секунду. Фактически убывание скоростей вращения звезд в нашей Галактике выглядит как «кеплеровское замедление», сходное с тем, что видно для внешних планет Солнечной системы. И не наблюдаемое пока в других галактиках Вселенной, похожих на нашу.
Это не значит, что темной материи у нас нет: по расчетам авторов новой работы, ее здесь втрое больше, чем обычной. Проблема в том, что для других спиральных галактик это соотношение — шесть к одному, то есть вдвое больше.
Второй большой сюрприз: масса Млечного Пути оказалась равна примерно 200 миллиардам масс Солнца. Это примерно в пять раз меньше прошлых общепринятых оценок (триллион солнечных масс) и заметно меньше, чем у других спиральных галактик тех же размеров, что наша, наблюдаемых астрономами. Из этого следует, что оценки масс галактик — спутников Млечного Пути (например, Большого Магелланова облака) нужно пересматривать «вниз», причем довольно сильно.
Авторы исследования отметили, что, согласно их результатам, Млечный Путь оказывается экстраординарно редкой и экстраординарной бедной материей Галактикой. Причины этого пока не ясны.
Среди возможных объяснений ученые приводят то, что после 8-10 миллиардов лет назад наша Галактика практически не испытывала крупных слияний и поглощений (то есть не присоединяла к себе другие галактики). В то же время большинство других наблюдаемых спиральных галактик испытывали крупные слияния не позднее шести миллиардов лет назад. Возможно, что и малое число поздних слияний и малое количестве темной материи у нас как-то связано с тем, что строение рукавов в нашей галактике несколько отличается от большинства наблюдаемых спиральнрых.
Другое объяснение: «Гайя» использует иные методы для учета скоростей движения галактик. Если с ней что-то не так, то новые результаты по массе и скоростям в Млечном Пути тоже некорректны. В каком-то смысле такой вариант не менее потрясающий, чем первый, поскольку на точности цифр «Гайя» основывается немало выводов астрономов за последние годы.
Отдельно отметим, что если цифры «Гайи» все же корректны, то гипотеза модифицированной ньютоновской динамики (МОНД) неверна. Модифицированная ньютоновская динамика — это теория, предполагающая, что гравитация имеет разную силу для разных расстояний. То есть это объяснение, полностью альтернативное современной физической картине мира, основанной на теории относительности, несовместимой с таким подходом.
МОНД долгие годы пользовалась определенной популярностью, поскольку позволяет и объяснить слишком быстрое вращение дисков других галактик, и не искать темную материю, которая объясняла бы такое вращение. Но, если в нашей Галактике никакого быстрого вращения периферических частей галактического диска нет, а есть кеплеровское замедление его звезд, то МОНД, очевидно, неверна: гравитация не может ослабевать с расстоянием везде, кроме Млечного Пути.
Зато другие подходы — конкретнее, темная материя — с новой работой получили серьезное подтверждение. Количество темной материи в разных галактиках может различаться в рамках самых разных гипотез о ее природе. Теперь осталось лишь выяснить, какая именно из них верна: та, что опирается на данные гравитационного телескопа LIGO, или какие-то иные.
naked-science.ru, 28 сентября 2023, Александр Березин
https://naked-science.ru/article/astronomy/galaktika-bednoi
Журнал Astronomy and Astrophysics, 2023
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa47513-23.pdf
Глава 11-20-13
Аномалии в движении двойных звезд «нарушают» принятую теорию гравитации
Январь 2024
Корейский ученый проанализировал динамику тысяч двойных звезд и нашел в их ускорении отклонение от стандартной космологической модели. Зато полученные значения согласуются с модифицированной ньютоновской динамикой. Опубликовано в журнале The Astrophysical Journal,
В 2023 году Кю-Хён Чжэ (Kyu-Hyun Chae), профессор физики и астрономии из Университета Седжон в Сеуле (Южная Корея), выделил из обзора Gaia более 26,6 тысячи широких двойных звезд, расположенных в пределах 650 световых лет от нас (200 парсек). Имеются в виду системы с большим орбитальным периодом, в которых тела находятся на большом расстоянии друг от друга. Еще одним важным условием отбора было отсутствие явных признаков наличия других компаньонов.
Исследование показало, что динамика в таких системах в общем совпадает с результатами расчетов по уравнениям Ньютона и Эйнштейна, но «ломается» в системах с ускорением менее одного нанометра в квадратную секунду. Более того, при значении менее 0,1 нанометра в квадратную секунду отклонение достигает 30-40%.
Для проверки Ксавьер Хернандес из Национального автономного университета Мексики отобрал 450 объектов, точность данных по которым удовлетворяла строгим требованиям, и подтвердил результаты Чжэ. Однако выборка оказалась слишком маленькой.
Для новой работы Чжэ собрал точные данные по 2463 «статистически чистым» двойным звездам. Он проанализировал движение в этих системах с помощью двух разных алгоритмов. И там, и там результаты совпали с выводами предыдущей работы. При удалении около двух тысяч астрономических единиц и ускорении около одного нанометра в квадратную секунду скорость и ускорение тела отклоняются от ньютоновских уравнений.
Такие значения нельзя списать на темную материю — не те масштабы. В заключительной части работы Чжэ отметил, что отклонения нельзя списать и на систематическую ошибку измерений инструментов Gaia. Во-первых, он наложил строгие условия на выборку, во-вторых, при возрастании точности не наблюдаются аномалии в данных.
И все же при измерении настолько малых значений ускорения в данных неизбежно будут возникать ошибки. Поэтому, несмотря на совпадение результатов нового исследования с расчетами по модицифированной ньютоновской динамике (MOND), к подобным выводам нужно относиться крайне скептически.
При удалении от пяти до 20 тысяч астрономических единиц и ускорении менее 0,1 нанометра в квадратную секунду отклонение в ускорении составляет 40-50%, а отклонение в относительной скорости — 20%.
И все же при измерении настолько малых значений ускорения в данных неизбежно будут возникать ошибки. Поэтому, несмотря на совпадение результатов нового исследования с расчетами по модицифированной ньютоновской динамике (MOND), к подобным выводам нужно относиться крайне скептически. Отметим, что анализ данных того же обзора Gaia по движению звезд в нашей галактике Млечный Путь, наоборот, показал, что гипотеза MOND неверна.
naked-science, 11 января2024, ДарьяГубина
https://naked-science.ru/article/astronomy/gravity-breakdown
ЖурналThe Astrophysical Journal, Январь2024
Кю-Хён Чжэ (Kyu-Hyun Chae), Университет Седжон в Сеуле (Южная Корея)
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ace101#apjace101f36