Μήπως ήρθε η εποχή για να εξεταστεί λεπτομερώς η θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα;

Πηγή: alphagalileo, 26 Οκτωβρίου 2007

Μοντέλα των γαλαξιακών σμηνών θέτουν σε αμφιβολία την ύπαρξη της αόρατης μέχρι τώρα σκοτεινής ύλης, η οποία εδώ και 75 χρόνια σχεδόν θεωρείται ότι αποτελεί τα πέντε έκτα της ύλης του σύμπαντος.

Με τη συμβατική θεωρία της βαρύτητας, βασισμένη στις ιδέες του Νεύτωνα και βελτιωμένη από τον Αϊνστάιν πριν 92 χρόνια, η σκοτεινή ύλη βοηθά ώστε να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών, και τα σμήνη των γαλαξιών, στις μεγαλύτερες κλίμακες.

Τώρα δύο καναδοί ερευνητές στο Ίδρυμα Perimeter για τη Θεωρητική Φυσική προτείνουν ότι η κίνηση των γαλαξιών σε ένα απόμακρο σμήνος εξηγείται ευκολότερα από μια τροποποιημένη θεωρία της βαρύτητας (MOG), απ' ό,τι από την παρουσία σκοτεινής ύλης. Ο μεταπτυχιακός σπουδαστής Joel Brownstein και ο επόπτης του καθηγητής John Moffat του πανεπιστημίου του Βατερλώ παρουσιάζουν τα αποτελέσματά τους σε μια ανακοίνωση στην επιθεώρηση  της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Δεξιά: Το σμήνος 1E 0657-56 (Bullet Cluster) σχηματίστηκε από τη σύγκρουση δύο ξεχωριστών σμηνών πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με τη θεωρία της σκοτεινής ύλης από αυτή τη σύγκρουση διαχωρίστηκε η ορατή ύλη (στα δύο κόκκινα σφαιρικά νέφη δεξιά και αριστερά) από την σκοτεινή ύλη (οι δύο μπλε περιοχές).

Οι δύο επιστήμονες ανέλυσαν τις εικόνες του γαλαξιακού Σμήνους της Σφαίρας (Bullet Cluster), που τραβήχτηκαν χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το Chandra των ακτίνων X και το υπέρυθρο παρατηρητήριο Spitzer, μαζί με το τηλεσκόπιο Μαγγελάνος στη Χιλή. Το Σμήνος της Σφαίρας αποτελείται από δύο συγχωνευμένα σμήνη γαλαξιών και βρίσκεται σε μια απόσταση πάνω από 3 δισεκατομμύρια έτη φωτός προς την κατεύθυνση του νότιου Αστερισμού Καρίνα (Τρόπιδος).

Αυτό το οπλοστάσιο των παρατηρητηρίων τους εξόπλισε με χάρτες του καυτού αερίου, στους 150 εκατομμύρια βαθμούς, που βρίσκεται μεταξύ των γαλαξιών και δείχνει την επίδραση του βαρυτικού εστιασμού, όπου η βαρύτητα ενός ενδιάμεσου αντικειμένου - εδώ το Σμήνος της Σφαίρας - εκτρέπει την πορεία του φωτός που εκπέμπεται από έναν πιο απόμακρο γαλαξία.

Οι προηγούμενες μελέτες πρότειναν ότι το Σμήνος της Σφαίρας καταδεικνύει σαφώς την παρουσία της σκοτεινής ύλης. Αλλά όταν οι Brownstein και Moffat σύγκριναν τον παρατηρούμενο βαρυτικό εστιασμό και την κατανομή του αερίου με αυτό που προβλέπεται από τη θεωρία MOG, αυτοί δεν βρήκαν καμιά απόδειξη για αυτό. Με άλλα λόγια, είναι φυσικότερο να εξηγηθεί η εμφάνιση αυτού του σμήνους χρησιμοποιώντας μια αναθεωρημένη θεωρία της βαρύτητας απ' ό,τι αν συμπεριλάβουμε την σκοτεινή ύλη.

Η θεωρία MOG, που προκύπτει από μια γενίκευση της σχετικότητας που ξέφυγε ακόμη και από τον Einstein, έχει αναπτυχθεί από τον Moffat πριν σχεδόν τριάντα χρόνια και τώρα μόνο παράγει αστρονομικά και κοσμολογικά αποτελέσματα. Η θεωρία έχει χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει επιτυχώς την κίνηση των άστρων σε πάνω από 100 γαλαξίες και την κίνηση των γαλαξιών σε περισσότερα από 100 σμήνη. Η θεωρία MOG μπορεί επίσης να εξηγήσει την φαινόμενη ανώμαλη επιβράδυνση των διαστημικών οχημάτων Pioneer 10 και 11, που προωθήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '70 και τώρα βρίσκονται πάνω από 12.000 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον ήλιο.

Οι δύο φυσικοί είναι ενθουσιασμένοι για τα συμπεράσματά τους. Ο Brownstein σχολιάζει: "Χρησιμοποιώντας την Τροποποιημένη Θεωρία Βαρύτητας (MOG), η κανονική "ύλη` στο Σμήνος της Σφαίρας είναι αρκετή για να υπολογιστεί ο παρατηρούμενος βαρυτικός εστιασμός. Με τον καιρό, οι ακριβείς παρατηρήσεις θα οδηγήσουν σε  εικόνες υψηλότερης ανάλυσης των συστημάτων που μελετάμε. Η συνέχιση της αναζήτησης και έπειτα η ανάλυση άλλων συγχωνευμένων σμηνών γαλαξιών, θα μας βοηθήσουν να αποφασίσουμε εάν η σκοτεινή ύλη ή η θεωρία MOG προσφέρει την καλύτερη εξήγηση για τη μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος."

Και ο καθηγητής Moffat προσθέτει, "εάν τα εργαστηριακά πειράματα πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων που τώρα είναι εν εξελίξει πετύχουν άμεσα να ανιχνεύσουν τη σκοτεινή ύλη, τότε θα είμαι ευτυχής να δω τη βαρύτητα του Αϊνστάιν και Νεύτωνα να διατηρούνται. Εντούτοις, εάν η σκοτεινή ύλη δεν ανιχνευθεί και πρέπει να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει, τότε οι πιο πάνω θεωρίες της βαρύτητας πρέπει να τροποποιηθούν για να ταιριάξουν με τα τεράστια ποσά των αστρονομικών και κοσμολογικών στοιχείων, όπως στο Σμήνος της Σφαίρας, που δεν μπορεί αλλιώς να εξηγηθεί."