對星系旋轉的新看法挽救了有爭議的引力理論

這項由聖安德魯斯物理與天文學學院的 Indranil Banik 博士領導的研究發現，矮星系中氣體的旋轉速度很高，這與之前被推翻的米爾格羅米動力學 (MOND) 理論一致。 . 對矮星系 AGC 114905 中氣體自轉速度的早期研究表明，氣體自轉非常緩慢，並宣布 MOND 理論已失效。

這樣的理論對於理解我們的宇宙是必要的，因為根據已知的物理學，星系旋轉得如此之快，以至於它們應該被吹散。 MOND，一個有爭議的替代流行的替代品 廣義相對論 ——受愛因斯坦啟發的對引力的理解，需要暗物質將星系聚集在一起——不需要暗物質。 由於暗物質從未被發現，儘管經過了數十年的艱苦探索，人們還是提出了各種理論來解釋是什麼讓星系聚集在一起，關於哪一個是正確的爭論非常激烈。 Mancera Pina 等人在研究中報告的非常低的旋轉速率與對廣義相對論支配的宇宙的預測不一致，該宇宙具有豐富的暗物質。

巴尼克博士的小組表示，如果星系傾角過高，MOND 引力理論預測的高旋轉速率與觀測結果一致。

無法直接測量遙遠星系中恆星和氣體的旋轉。 只有沿著視線的分量才能從精確的光譜測量中獲知。 如果你幾乎面對面地觀察銀河系，它大部分會在天空平面內旋轉。 這可能會誤導觀察者認為星系實際上旋轉得很慢，要求他們高估圓盤和天空平面之間的傾角。 這種估計星系橢圓度的方法。

這項新研究使用類似於 AGC 114905 的盤狀星系的詳細 MOND 模擬探索了這個重要問題，該模擬由波恩大學和布拉格查爾斯大學教授 Srikanth Nagesh 和 Pavel Krupa 在波恩大學進行。 模擬表明，即使正面看，它也可能看起來有點橢圓。 這是因為星系中的恆星和氣體具有引力，可以被拉成有點非圓形的形狀。 類似的過程會在圓盤星系中產生旋臂，這種旋臂非常常見，以至於它們通常被稱為旋渦星系。

因此，銀河係可能比觀察者想像的更接近觀察者。 這可能意味著星系的旋轉速度比報導的要快得多，從而減輕了 MOND 的負擔。

這項新研究的主要作者巴尼克博士說：“我們的模擬表明，AGC 114905 的傾斜度可能比報告的要小得多，這意味著銀河系的旋轉速度實際上比人們根據 MOND 的預期想像的要快得多。” 聖安德魯斯大學物理與天文學學院的趙宏生博士說：“這個星系記錄的非常低的自轉速度與 MOND 和暗物質的標準方法不一致。 但只有MOND能夠繞過這個矛盾。”

這項新研究還認為，在標準暗物質方法下不太可能出現類似的“假傾斜”效應，因為銀河係由一個光滑的暗物質暈支配。 恆星和氣體對引力的影響很小，所以圓盤不是“自引力的”。

這意味著當直接觀看時，它可能看起來很圓，這得到了另一組進行的模擬的支持。 因此，觀測到的橢圓率一定是由於圓盤和天空平面之間的顯著傾斜造成的。 在這種情況下，自轉速度會很低，這意味著銀河系中幾乎沒有暗物質。 在這種觀點中，一個孤立的矮星係不可能擁有如此少量的暗物質，因為它以恆星和氣體的形式擁有如此多的質量。

波恩大學和布拉格查爾斯大學的教授帕夫洛·克魯帕在談到這些結果的更廣泛背景時說：“雖然 MOND 在所進行的測試中表現良好，但標準方法在所有尺度上都引起了非常嚴重的問題，從矮星系像 AGC 114905 到許多獨立團體發現的宇宙學尺度”。

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