โดย Paul Sutter เผยแพร่เมื่อ 21 พฤษภาคม 2021
สามารถสล็อตแตกง่ายปรับเปลี่ยนทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงอธิบายพฤติกรรมที่แปลกประหลาดของกาแลคซีและแม้กระทั่งจักรวาลโดยรวม? แสดงที่นี่กาแล็กซี่ดิสก์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่าดิสก์ Wolfe (เครดิตภาพ: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)นักดาราศาสตร์ได้รู้ว่ากาแลคซีทั่วจักรวาลมีพฤติกรรมที่ไม่ดี บางคนหมุนเร็วเกินไปในขณะที่คนอื่นๆร้อนเกินไปและคนอื่น ๆ ก็ glommed เป็นโครงสร้างซุปเปอร์เร็วเกินไป
แต่พวกเขาไม่รู้ว่าทําไม บางทีอนุภาคที่ซ่อนอยู่ใหม่เช่นสสารมืดสามารถอธิบายความแปลกประหลาด
หรือบางทีแรงโน้มถ่วงอาจทําหน้าที่ในกระจุกดาวเหล่านี้รวมกันในทางที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้คาดคิด
\เป็นเวลาหลายสิบปีที่นักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงกันถึงความเป็นไปได้ ในขณะที่นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าสสารมืดมีอยู่บางคนยังคงคิดว่าเราจําเป็นต้องปรับเปลี่ยนทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเรา อย่างไรก็ตามการวิจัยใหม่ได้พบข้อบกพร่องที่สําคัญในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่ปรับเปลี่ยน: พวกเขาช่วยให้ผลกระทบที่ที่เกี่ยวข้อง: กาแลคซีที่แปลกประหลาดที่สุด 15 กาแลคซีในจักรวาลของเรา
”มันอาจเปลี่ยนสิ่งนี้ … พื้นที่การวิจัยอย่างมากบังคับให้มันในทิศทางที่ค่อนข้างใหม่” นักวิจัยนําและนักดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยทัฟส์ Mark Hertzberg บอกกับ Live Scienceมีเรื่องตลกเกิดขึ้นในจักรวาล ตัวอย่างเช่นขึ้นอยู่กับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จะทํานายตามมวลของกาแลคซีดาวโคจรรอบศูนย์กลางของพวกเขาเร็วเกินไป อุณหภูมิของก๊าซภายในกระจุกกาแล็กซี่นั้นร้อนเกินไป และโครงสร้างขนาดใหญ่ปรากฏในจักรวาลของเราเร็วเกินไป
ในระดับกาแลคซีและจักรวาล ความเข้าใจของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจะปิดโดยสิ้นเชิง หรือมีส่วนผสมใหม่ในจักรวาลของเรา ที่ออกแรงโน้มถ่วง แต่จะมองไม่เห็นเป็นอย่างอื่น ความคิดหลังเรียกว่าสสารมืดเย็น (CDM) ซึ่งเป็นชื่อที่ให้กับรูปแบบสมมุติของสสารที่ยังไม่เป็นที่รู้จักในฟิสิกส์ “เย็น” มีให้ทราบว่าอนุภาคแปลกใหม่ใด ๆ ที่อาจรับผิดชอบต่อสสารมืดมันเคลื่อนไหวค่อนข้างช้าในทางตรงกันข้ามกับผู้สมัครสสารมืดอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นเช่นนิวตริโนซึ่งเป็นตัวอย่างของผู้สมัครสําหรับอนุภาคสสารมืดร้อน
ที่เกี่ยวข้อง: 11 คําถามที่ใหญ่ที่สุดที่ยังไม่ได้รับคําตอบเกี่ยวกับสสารมืด
”ถ้าใครละทิ้งหลักการของสาเหตุและท้องถิ่นก็หมายความว่าเราไม่สามารถอธิบายโครงสร้างของแบบจําลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคและความสัมพันธ์ทั่วไป”มาร์ค เฮิรตซ์เบิร์ก, มหาวิทยาลัยทัฟส์โดยการเติมกาแลคซีด้วยรูปแบบของสสารที่มองไม่เห็นกับแสงสมมติฐาน CDM ประสบความสําเร็จอย่างมากในการอธิบายการสังเกตส่วนใหญ่ของกาแลคซีและจักรวาลขนาดใหญ่ มันเป็นคําอธิบายที่ยอมรับกันมากที่สุดว่าทําไมจักรวาลประพฤติตัวเหมือนที่มันทํา
แต่สมมติฐานของ CDM ไม่สมบูรณ์แบบ ไม่ว่ามันจะเป็นอะไร มันอยู่นอกแบบจําลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งหมายความว่าเราไม่รู้ว่ามันคืออะไร นอกจากนี้ยังมีปัญหาในการอธิบายสิ่งที่เรียกว่าความสัมพันธ์ Baryonic Tully-Fisher ความสัมพันธ์ที่สังเกตได้แสดงให้เห็นว่ามวลรวมของสสารปกติที่เรียกว่าสสารบารโยนิคของกาแลคซีเป็นสัดส่วนกับกําลังที่สี่ของความเร็วในการหมุน แต่แบบจําลอง CDM คาดการณ์ว่าความสัมพันธ์ควรจะเป็นพลังงานที่สามทํานายว่ากาแลคซีหมุนช้าลงสําหรับจํานวนหนึ่งของมวลกว่าที่พวกเขาทําจริง
มีอะไรเกิดขึ้นอีก?
ทางเลือกสําหรับความคิด CDM ทั้งหมดคือความเข้าใจที่ปรับเปลี่ยนของแรงโน้มถ่วง แบบจําลองที่ง่ายที่สุดตกอยู่ภายใต้ชั้นเรียนที่เรียกว่า MOND สําหรับพลวัตนิวตันที่ปรับเปลี่ยน แบบจําลองเหล่านี้แทนที่ฟิสิกส์นิวตัน (คิดว่าแรง = มวล x ความเร่ง) กับความสัมพันธ์อื่น ๆ ที่ตรงกับอัตราการหมุนที่สังเกตได้ของดาวฤกษ์ภายในกาแลคซี ในขณะที่แบบจําลองเหล่านี้เป็นที่นิยมเมื่อสสารมืดถูกค้นพบครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 1970 และ 1980 พวกเขาล้มเหลวในการสังเกตกลุ่มกาแลคซีและจักรวาลขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่จึงปฏิเสธแบบจําลองเหล่านี้ทั้งหมด
แต่ความไม่เพียงพอของ CDM ที่จะอธิบายพลวัตของกาแลคซีภายในให้เปิดสําหรับ MOND เพื่อความอยู่รอด หากทฤษฎี “MONDian” ต้องการแข่งขันบนเวทีกาแลคซีอย่างไรก็ตามมันจะต้องเข้ากันได้กับทฤษฎีฟิสิกส์อื่น ๆ ของเราเช่นทฤษฎีพิเศษของสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม นั่นคือสิ่งที่เฮิรทซ์เบิร์กและทีมของเขาตั้งใจจะทํา ผลการศึกษาของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคมไปยังฐานข้อมูล arXiv ก่อนพิมพ์ดังนั้นการศึกษาจึงไม่ได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อน”ความเป็นไปได้เพียงอย่างเดียวที่จะได้รับสิ่งใหม่ [ภายในกรอบของสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม] คือการเพิ่มระดับเสรีภาพใหม่” เฮิรตซ์เบิร์กบอกกับ Live Science กล่าวอีกนัยหนึ่งเพื่อให้ทฤษฎี MONDian ทํางานกับฟิสิกส์ที่สล็อตแตกง่าย
