Vervormde sterrenstelsels trotseren de zwaartekracht

Een internationaal team van astronomen heeft onlangs onderzoek gedaan sterrenstelsels Van de Fourneau-set om het ΛCDM- (of Lambda CDM)-model te testen – het standaardmodel dat het universum beschrijft als homogeen en isotroop, bestaande uit gewone materie, donkere materie en donkere energie – en Modified Newton-dynamica (of MOND), een controversieel alternatief naar de algemene relativiteitstheorie. Ze hebben verstoringen in de dwergsterrenstelsels van de cluster geïdentificeerd die wijzen op een andere zwaartekrachttheorie.

De meeste astronomen geloven dat de mysterieuze donkere materie, die de basis vormt van het ΛCDM-model, de enige manier is om bepaalde verschijnselen te berekenen, zoals de massa en snelheid van sterrenstelsels, of gewoon hun samenhang. Dit standaardmodel van de kosmologie geeft aan dat de meeste sterrenstelsels omgeven zijn door een halo van donkere materiedeeltjes, die in staat zijn een sterke aantrekkingskracht uit te oefenen op nabije objecten. Ondanks tientallen jaren van onderzoek is het bestaan ​​van donkere materie nooit bewezen en zijn er verschillende alternatieve theorieën voorgesteld.

Een daarvan is de gemodificeerde Newtoniaanse dynamiektheorie (of MOND-theorie). Om deze verschillende modellen te testen, was een team van astronomen geïnteresseerd in dwergstelsels in de Furno-groep, op ongeveer 62 miljoen lichtjaar van de aarde. Dwergstelsels zijn kleine, zwakke sterrenstelsels die zich vaak in of nabij grote sterrenstelsels of clusters van sterrenstelsels bevinden. Vanwege de lage oppervlaktehelderheid is het bijzonder gevoelig voor getijdenkrachten van massievere sterrenstelsels; Het zijn dus ideale studieobjecten om zwaartekrachttheorieën te testen.

Dwergstelsels zonder donkere materie?

” We presenteren een innovatieve manier om het standaardmodel te testen op basis van hoe gestoorde dwergstelsels het gevolg zijn van ‘zwaartekrachtgetijden’ van grote nabijgelegen sterrenstelsels. ‘, legt uit uitspraak Elena Asensio, een doctoraalstudent aan de Universiteit van Bonn en eerste auteur van de studie die de ontdekking rapporteert. De mate van turbulentie die voor deze sterrenstelsels wordt verwacht, hangt af van de veronderstelde wet van de zwaartekracht en de aan- of afwezigheid van donkere materie.

Waarnemingen geven aan dat veel van de dwergstelsels in de cluster ernstige vervormingen hebben ondergaan, alsof de omgeving van de cluster ze had verstoord. Dit staat echter in schril contrast met het standaardmodel, omdat in theorie de halo’s van donkere materie van dwergstelsels de getijdenkrachten gedeeltelijk zouden moeten beschermen tegen de omringende cluster van sterrenstelsels.

Het team keek eerst naar het verwachte niveau van turbulentie van de dwergen: dit kan worden bepaald door hun interne eigenschappen en hun afstand tot het sterke zwaartepunt van het cluster. Grote sterrenstelsels met een lage stellaire massa, evenals sterrenstelsels dicht bij het centrum van de cluster, zijn bijvoorbeeld gemakkelijk te verstoren of te vernietigen. De onderzoekers vergeleken hun resultaten met de omvang van de verstoringen die werden waargenomen in beelden gemaakt door de Very Large Telescope van de European Southern Observatory. Hier ontstond de inconsistentie.

” De vergelijking toonde aan dat als men de waarnemingen wil verklaren door middel van het standaardmodel, dan moeten de Fourneau-massadwergen inderdaad worden vernietigd door de zwaartekracht van het massamiddelpunt, zelfs als de getijden die ze op de dwerg doen toenemen 64 keer zwakker zijn. Van het gevaar van de trol zelf! “, legt Elena Asensio uit. De wetenschapper wijst erop dat deze observatie niet alleen contra-intuïtief is, maar in tegenspraak is met vele onderzoeken die hebben aangetoond dat de externe kracht die nodig is om heelal De dwerg is ongeveer gelijk aan zijn schattigheid.

Het standaardmodel herhaaldelijk ondervraagd

Als deze dwergstelsels geen halo’s van donkere materie hebben, hoe zijn ze dan ontstaan? En vooral, hoe konden ze de aantrekkingskracht om hen heen weerstaan? Het standaardmodel is niet geschikt om het waargenomen fenomeen te verklaren, het team beloofde een andere theorie toe te passen, de MOND-theorie, die is gebaseerd op een wijziging van de tweede wet van Newton (die de massa van een object relateert aan de versnelling die het ontvangt als er ook krachten van toepassing zijn ernaar toe). Het verwijdert de aanwezigheid van halo’s van donkere materie, maar introduceert een correctie waarbij de zwaartekracht wordt “verbeterd” bij een zeer lage versnelling.

Dit patroon bleek consistenter te zijn. ” Onze resultaten laten een opmerkelijke overeenkomst zien tussen de waarnemingen en MOND-voorspellingen voor het verstoringsniveau van ovenpygmeeën Dr. Indranil Panic, een onderzoeker aan de Universiteit van St. Andrews en co-auteur van de studie, zei.

Het team merkt op dat dit niet de eerste keer is dat een onderzoek naar het effect van donkere materie op de dynamiek en evolutie van sterrenstelsels deze theorie in twijfel trekt. ” Het aantal publicaties dat de onverenigbaarheid tussen waarnemingen en het donkere-materiemodel laat zien, neemt elk jaar toe. Het is tijd om meer middelen te investeren in meer veelbelovende theorieën zei Dr. Pavel Krupa, hoofd van de onderzoeksgroep Stellar Populations and Stellar Dynamics aan de Universiteit van Bonn.

Het is duidelijk dat deze resultaten belangrijke implicaties hebben voor de fundamentele fysica. Het team zet zijn onderzoek voort en verwacht andere zeer verstoorde dwergsterrenstelsels in andere galactische groepen te vinden, waardoor andere onderzoeksteams worden uitgenodigd om dit pad te verkennen.

bron : E. Asencio et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society