最新天文观测结果支持不引入暗物质的引力模型

1930年代,瑞士的天体物理学家弗里茨·兹维奇(Fritz Zwicky)注意到,星系团旋转的速度太快了,考虑星系质量所能提供的引力,其向心力无法支持星系的高速旋转——所以星系本应该分崩离析。

但它们显然没有。

摆在大家面前有两条路:或者牛顿第二定律,乃至引力定律是错的,或者往星系里添加点别的东西,填充质量。

问题是牛顿第二定律早已经过无数次验证,可以解释大量的现象——任何试图取代牛顿定律的理论,必须要先能够容纳牛顿定律所能解释的现象。所以无论是从心理上,还是实际操作上,大家都宁愿押注在“别的东西”上

所以兹维基得出的结论是,星系团里有大量我们无法看到的质量——他称之为暗物质。

从那以后的几十年中,科学家一直反复审视和完善暗物质假说,在理论上几乎达到了自洽。除了唯一一点:最关键的暗物质本身,我们从来没有找到。

有大量的实验试图检测出所谓的暗物质,甚至制造出暗物质,但是到目前为止,没有一个成功。

所以,也许我们要退回到前面的交叉路口,选另一条路重新探索?

实际上,一直有一小撮物理学家选择了第二条路,试图重新修正牛顿定律。现在,天文学家声称已找到支持特定引力模型的证据。该模型被称为牛顿修正动力学(MOND)。

MOND由物理学家Mordehai Milgrom于1982年首次提出。模型中,在低加速度下引力效果要强于经典的万有引力定律所描述的。副作用是,对象的运动不仅取决于其自身的质量,而且还取决于附近的所有质量。这种现象被称为外部场效应(EFE)。

现在研究人员说,他们已经在153个不同的星系中观察到了EFE的作用。该团队正在研究星系的旋转曲线,该曲线刻画了恒星和宇宙气态物质的轨道速度与其相对于银河系中心的距离的关系。

研究人员发现,强外场的星系比弱外场的星系减速的频率要高得多,与MOND的理论预测相符。这一发现让天文学家们吃惊不已。

论文合著者Federico Lelli说:“预计外场对旋转曲线的影响很小。我们花了几个月的时间检查各种系统。最后,很明显,结论经得起严格审查的。”

这是一个有趣的结果,它可能给MOND模型提供了强有力的支持。但还是要记住,到目前为止,大部分证据仍指向暗物质,要完全推翻该假设还需要做更多的工作——非同寻常的结论,需要非同寻常的证据。

这项研究发表在《天体物理学杂志》上。

来源:凯斯西储大学

原文:https://newatlas.com/physics/modified-gravity-evidence-dark-matter/

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