米尔格罗米动力学 (MOND) 理论到底有没有用?

发布网友发布时间：2023-07-25 18:13

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热心网友时间：2024-11-29 10:32

由圣安德鲁斯大学的一位物理学家领导的一个国际天文学家小组，已经恢复了另一种引力理论。

该研究由圣安德鲁斯物理与天文学学院的 Indranil Banik 博士领导，揭示了矮星系中气体的高预测旋转速度，这与之前被揭穿的 米尔格罗米动力学 (MOND) 理论 一致。

对矮星系 AGC 114905（Mancera Pina 等人，2022 年）中气体旋转速度的早期研究发现，气体旋转非常缓慢，并声称 MOND 理论已失效 。

这些理论对于理解我们的宇宙至关重要，因为根据已知的物理学，星系旋转得如此之快以至于它们应该飞散。

MOND， 广义相对论 的一个有争议的替代方案，由 爱因斯坦启发 的对引力现象的普遍理解，需要暗物质将星系聚集在一起。

尽管进行了数十年的非常敏感的搜索，但由于从未发现暗物质，因此提出了各种理论来解释是什么将星系结合在一起，并且关于哪种理论正确的争论非常激烈。

Mancera Pina 等人的研究报告的 极低自转速度与广义相对论控制 的宇宙中的预测不一致，该宇宙中有 大量暗物质 。

Banik 博士的小组认为，如果高估了星系的倾角， MOND 引力理论中预测的高旋转速度与观测结果一致。

无法直接测量遥远星系中恒星和气体的旋转。

从精确的光谱测量中只能知道沿视线的分量。

如果几乎正面观察银河系，那么它将主要在天空平面内旋转。

这可能会误导观察者认为星系实际上旋转得很慢，这将要求他们高估圆盘和天空平面之间的倾角。

这种倾角是根据星系的椭圆度估计的（见图）。

这项新研究使用了一个类似于 AGC 114905 的盘状星系的详细 MOND 模拟来探索这个关键问题。

该模拟由 Srikanth Nagesh 在波恩大学制作，并由波恩大学和布拉格查尔斯大学教授 Pavel Kroupa 发起。

模拟表明，即使正面观察，它也会显得有些椭圆。

这是因为银河系中的恒星和气体具有引力，可以将自身拉成某种非圆形。

类似的过程会导致盘状星系中的旋臂，这些特征非常普遍，以至于它们通常被称为 旋涡星系。

结果，银河系可能比观察者想象的 更接近正面 。

这可能意味着星系的旋转速度比报道的要快得多，从而消除了 MOND 的紧张局势。

这项新研究的主要作者巴尼克博士说：“我们的模拟表明，AGC 114905 的倾角可能比报告的要小得多，这意味着银河系的旋转速度实际上比人们想象的要快得多，这符合 MOND 的预期。 "

圣安德鲁斯大学物理与天文学学院的赵宏生博士说：“据报道，这个星系的极低自转速度与 MOND 和暗物质的标准方法不一致。但只有 MOND 能够绕过这个明显的矛盾。”

这项新研究还认为，在标准暗物质方法中不太可能出现类似的 “假倾角”效应 ，因为银河系由光滑的暗物质晕支配。

恒星和气体对引力的贡献很小，所以圆盘不是“自引力的”。

这意味着如果正面观察，它可能看起来非常圆形，另一组进行的模拟证实了这一点（Sellwood & Sanders，2022）。

因此，观测到的椭圆率一定是由于圆盘和天空平面之间的显着倾斜造成的。

然后旋转速度会非常小，这意味着星系的暗物质非常少。

在这个框架中，一个孤立的矮星系不可能有如此少量的暗物质，因为它在恒星和气体中有多少质量。

波恩大学和布拉格查尔斯大学教授 Pavel Kroupa ，在谈到这些结果的更广泛背景时说：

“虽然 MOND 在迄今为止进行的测试中运行良好，但标准方法会在从矮星系等所有尺度上引起非常严重的问题就像许多独立团队发现的那样，一直到宇宙学尺度的 AGC 114905。”

论文“Milgromian 圆盘星系的高估倾角：以超扩散星系 AGC 114905 为例”发表在英国皇家天文学会月刊上

参考资料：

Indranil Banik 等人，Milgromian 圆盘星系的高估倾角：以超扩散星系 AGC 114905 为例，皇家天文学会月报（2022 年）。

DOI: 10.1093/mnras/stac1073

Pavel E Mancera Piña 等人，不需要暗物质：超扩散星系 AGC 114905 的解析运动学，皇家天文学会月报（2021 年）。

DOI: 10.1093/mnras/stab3491