‎สล็อตแตกง่ายทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่แปลกประหลาดสามารถทําลายสาเหตุและผลกระทบได้อย่างไร‎

สล็อตแตกง่ายทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่แปลกประหลาดสามารถทําลายสาเหตุและผลกระทบได้อย่างไร‎

‎ 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