Новая гравитация для Вселенной? MOND находит всё больше подтверждений

Широко разнесённые двойные звезды, разделенные огромными расстояниями, представляют собой уникальную лабораторию для изучения гравитации в условиях крайне слабых ускорений. Влияние тёмной материи в таких системах считается ничтожно малым. Поэтому любое отклонение от предсказаний ньютоновской гравитации может указывать на неизвестные силы или необходимость модификации самой теории гравитации.

Астрофизик Кью-Хён Че из Университета Седжонг в Сеуле провел исследование широко разнесённых двойных звёзд, используя данные, собранные космическим телескопом Gaia. Gaia — это проект Европейского космического агентства, цель которого — создание точной трёхмерной карты нашей Галактики, включающей миллиарды звёзд. Gaia предоставляет точные данные о положениях, движениях и характеристиках звезд, что делает её незаменимым инструментом для изучения гравитации.

Че разработал новый метод, основанный на анализе «профиля нормализованной скорости» двойных звёзд. Этот параметр отражает соотношение наблюдаемой скорости звёзд в паре и теоретической скорости, рассчитанной по законам Ньютона. Согласно ньютоновской гравитации, профиль нормализованной скорости должен быть плоским — скорость звёзд не должна зависеть от расстояния между ними.

Результаты Че показали, что на больших расстояниях скорость звёзд в парах оказывается выше, чем должна быть по законам Ньютона. Это может указывать на действие некой дополнительной силы, ускоряющей движение звезд.

Че рассмотрел несколько объяснений этого феномена. Наличие некоего невидимого вещества, окружающего звёзды и оказывающего на них дополнительное гравитационное воздействие, было исключено из-за пренебрежимого влияния темной материи в таких системах. Че также тщательно проверил все возможные источники ошибок в данных Gaia и в использованном методе анализа, исключив их как причину наблюдаемого отклонения.

Наиболее вероятным объяснением аномалии, по мнению Че, является модификация теории гравитации. В качестве альтернативы ньютоновской гравитации Че рассмотрел теорию модифицированной ньютоновской динамики (MOND), предложенную Мордехаем Милгромом в 1983 году.

Теория MOND предполагает, что при крайне слабых ускорениях, характерных для внешних областей галактик и широко разнесённых двойных звёзд, гравитация действует иначе, чем предсказывает Ньютон. Согласно MOND, гравитационное притяжение между объектами увеличивается с уменьшением ускорения. Это объясняет, почему звёзды в широко разнесённых двойных системах движутся быстрее, чем предсказывает ньютоновская гравитация.

Че сравнил свои результаты с предсказаниями модели MOND, известной как AQUAL, которая учитывает влияние гравитационного поля Млечного Пути на движение звёзд. Оказалось, что модель AQUAL хорошо согласуется с наблюдаемым профилем нормализованной скорости.

Результаты Че ставят под сомнение незыблемость законов Ньютона, которые более трёх веков служили основой нашего понимания гравитации. Если MOND окажется верным описанием гравитации, это потребует пересмотра многих астрофизических моделей и теорий, описывающих образование и эволюцию галактик, скоплений галактик и Вселенной.

Открытие Че вызвало дискуссии в научном сообществе. Некоторые астрономы скептически относятся к MOND, считая её гипотезой ad hoc, не имеющей достаточного физического обоснования. Другие рассматривают её как реальную альтернативу ньютоновской гравитации, способную объяснить не только аномалии в движении двойных звёзд, но и другие загадочные феномены, такие как вращение галактик и ускоренное расширение Вселенной.

Дальнейшие исследования, включающие анализ данных Gaia о большем количестве двойных звёзд, а также наблюдения других гравитационных аномалий, помогут прояснить природу этого феномена и определить, действительно ли MOND является революцией в нашем понимании гравитации.