Nová studie rotace galaxií ukazuje k modifikované gravitaci  
Jihokorejský fyzik Kyu-Hyun Chae detailně analyzoval rotační parametry u 152 vybraných galaxií. Jeho výsledky podporují teorii gravitace, založenou na modelu AQUAL bez temné hmoty, který vychází z modifikované newtonovské dynamiky MoND. AQUAL má ale vážné problémy v jiných ohledech, takže záhada temné hmoty trvá i na počátku roku 2023.
I Galaxie v Trojúhelníku (Messier 33) rotuje jinak, než by měla. Kredit: ESO / Wikimedia Commons.
I Galaxie v Trojúhelníku (Messier 33) rotuje jinak, než by měla. Kredit: ESO / Wikimedia Commons.

Podle většinových názorů je temná hmota stále součástí standardního kosmologického modelu. Zároveň ho ale stále napíná k prasknutí, především proto, že stále vůbec netušíme, co je temná hmota zač. Navzdory usilovnému pátrání jsme temnou hmotu doposud nenašli, i když to samo o sobě není důvod k jejímu definitivnímu zatracení, protože by měla být velice skrytá.

 

Některým odborníkům ale dochází trpělivost, případně nikdy nepřišli temné hmotě na jméno, a tak se poohlížejí po alternativním vysvětlení jevů, které pozorujeme ve vesmíru. Jednou z těchto alternativ je modifikovaná newtonovská dynamika, čili MoND, která je jednou z teorií počítajících s „modifikovanou gravitací.“.

 

Kyu-Hyun Chae. Kredit: Kyu-Hyun Chae.
Kyu-Hyun Chae. Kredit: Kyu-Hyun Chae.

MoND se točí kolem podezřelé rotace spirálních galaxií, což je fenomén, který  donutil fyziky zahrnout účast temné hmoty. Jde o to, že by rotační rychlosti částí galaxií vzdálenějších od galaktických center, kde je nashromážděna většina viditelné hmoty galaxií, měly teoreticky klesat, ale podle pozorování reálných galaxií neklesají. Když sledujeme hvězdy v galaxiích, které jsou různě vzdálené od jejich center, tak všechny obíhají kolem centra zhruba stejnou rychlostí.

 

Temná hmota nabízí vysvětlení, podle něhož má v divných rotačních křivkách viditelné hmoty galaxií prsty temná hmota, která není vidět, ale projevuje se skrze gravitaci. V roce 1983 přišel izraelský fyzik Mordehai Milgrom s tím, že ve skutečnosti máme problém s gravitací. Zdánlivě nechal na pokoji obecnou relativitu, která se v průběhu let ukázala být velice robustní a odolnou vůči všemožným zlomyslným testům a prověrkám, a navrhl upravit Newtonův gravitační zákon, který postačuje k popisu gravitačních vztahů mezi hvězdami. Podle této úpravy má gravitace zbytkový „tah“ bez ohledu na vzdálenost. Tato síla by měla odpovídat pouhým 10 biliontinám gravitační konstanty G, což by ale mělo stačit k vysvětlení pozorovaných podivností rotace galaxií.

 

Problém s rotací galaxií v kostce. Kredit: Mario De Leo / Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0
Problém s rotací galaxií v kostce. Kredit: Mario De Leo / Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0

 

Ve skutečnosti se samozřejmě taková úprava Newtona projeví i v Einsteinovi, tedy v obecné relativitě. Výsledkem jsou generalizace MoND do podoby teorií gravitace, které mohou být různé, jako například model AQUAL. Jak AQUAL tak i standardní kosmologický model LCDM vysvětlují pozorované rotace galaxií, ale jsou mezi nimi určité decentní rozdíly.

 

Kyu-Hyun Chae z jihokorejské Sejong University se ve své doposud nepublikované studii zaměřil na jeden z takových rozdílů mezi modely AQUAL a LCDM, který se týká rozložení oběhových rychlostí hvězd z vnitřních a vnějších částí galaxií. Na první pohled je zřejmé, že nejde o příliš praktický rozpoznávací znak. Hledané rozdíly jsou velmi nezřetelné a Chae musel zpracovat detailní rozložení rychlostí oběhu hvězd z různých oblastí galaxie u 152 vybraných galaxií, přičemž vycházel z databáze Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC). Nakonec dospěl k tomu, že rotace jednotlivých částí galaxií odpovídá spíše modelu AQUAL než doposud vládnoucímu standardnímu modelu.

 

Reakce odborníků jsou ale spíše rozpačité. Modely modifikované gravitace jsou dnes vnímané jako okrajové a jejich příznivců není mnoho. To by samo o sobě nevadilo, každá myšlenka se nejprve musí prosadit. Horší ale je, že AQUAL má své vlastní problémy, které jsou dost fatálního rázu. Nedovede například uspokojivě vysvětlit pozorované gravitační čočkování galaxií, které naopak elegantně vysvětluje standardní model s temnou hmotou.

 

Video: AAS Journal Author Series: Kyu-Hyun Chae

 

Literatura

Universe Today 29. 12. 2022.

arXiv:2207.11069.

Datum: 04.01.2023
Tisk článku

Související články:

Vysvětlí temnou hmotu nová teorie gravitace?     Autor: Stanislav Mihulka (10.11.2016)
Podle nových pozorování temná hmota skutečně … existuje     Autor: Stanislav Mihulka (01.05.2019)
MOND versus standardní kosmologický model     Autor: Dagmar Gregorová (11.07.2022)



Diskuze:

Virtuální realita

Bohumír Tichánek,2023-01-05 10:27:59

Zde je popis virtuální skutečnosti z roku 2012. Pokud by svět nebyl virtuální realitou, pak by takové názory byly zbytečné:
http://kryon.webnode.cz/news/rekalibrace-vesmiru/
"Celá galaxie se otáčí jako deska velmi kontra-intuitivním způsobem. Hvězdy a souhvězdí neobíhají v rámci pravidel Newtonovské fyziky, kterou používáte,---"

Odpovědět

Problémy MoND

Pavel A1,2023-01-04 21:42:22

MoND se snaží vysvětlit rotační křivky galaxií, ale zcela ignoruje další doklady existence temné hmoty:

1. Poměr mezi velikostí prvního a druhého píku ve spektru fluktuací CMB zhruba odpovídá poměru mezi vší hmotou ve Vesmíru a hmotou, která se sebou interaguje. Z toho vychází poměr mezi "běžnou" a temnou hmotou asi 1:5.
2. Kupy galaxií jako gravitační čočky čočkují mnohem více, než by odpovídalo hmotě v nich pozorované. Opět vychází poměr 1:5.
3. Rozložení hmoty po srážkách kup galaxií neodpovídá rozložení "běžné" hmoty. Většina hmoty je v místech, kde jsou středy galaktických kup po srážce, kde je ale malá část "běžné" hmoty, zatímco většina běžné hmoty ve formě mezigalaktického plynu je soustředěna v centru srážky, kde ale žádná temná hmota pozorovaná není. Opět vychází poměr 1:5.

Takže pokud chce MoND vysvětlit temnou hmotu, musí také vysvětlit, kam se ztratila temná hmota, která tady prokazatelně byla po velkém třesku a kterou pozorujeme v CMB. Musí vysvětlit, proč gravitační čočky čočkují více, než odpovídá jejich pozorované hmotě. A taky proč ve všech těchto nezávislých pozorováních vychází poměr mezi "běžnou" a temnou hmotou 1:5.

Odpovědět

Co donutilo fyziky zavést temnou hmotu.

Pavel A1,2023-01-04 21:26:06

Není pravda, že fyziky donutilo zavést temnou hmotu pozorování rotačních křivek galaxií. Temnou hmotu zavedl už Fritz Zwicky, když naměřil rychlosti pohybu galaxií v galaktických kupách mnohem větší, než co odpovídalo pozorované hmotě v nich. A to asi 30 let předtím, než Vera Rubin měřila rotační křivky galaxií. Nicméně tento omyl je šířen snad záměrně, nedovedu si představit, že by to někdo, kdo se považuje za popularizátora vědy, šířil omylem, když už byl mnohokrát a na mnoha různých fórech vyvrácen.

Odpovědět

Kosmologie s kladnou GPE

Čestmír Hradečný,2023-01-04 21:17:11

Problémem současných kosmologických teorií je, že se v nich gravitační potenciální energie (GPE) pokládá za zápornou. Pokud budeme předpokládat, že GPE je kladná a je uložená v česoprostoru podobně jako energie elektrického pole mezi dvěma opačně opačně nabitými tělesy, pak její množství a distribuce bude totožná s distrubucí temné hmoty jak v galaxiích a galaktických klasterch tak mezi nimi.
(Detaily najdete v mém článku: COSMOLOGY MODEL WITH POSITIVE GRAVITATIONAL POTENTIAL ENERGY: https://css2022.math.cas.cz/proceedingsCSS2022.pdf, page 205 -214)

Odpovědět

A čo modifikovaná Einsteinova gravitácia ?

Daniel Slovák,2023-01-04 15:41:52

Pred asi 2 rokmi prebehla média správa o fantastickom úspechu českých vedcov...vyriešili v rámci kvadratickej gravitácie Schwardschildov problém...v článku sa spomínalo že ako daoší problém sa bude riešiť vesmír ako celok, a hlavným cieľom je zistiț či sa kozmologická konštanta kvadr. gravitácie odlišuje od "lineárnej" , čo by mohlo vyriešiť problém temnej hmoty-že vôbec neexistuje. Vyriešilo sa to ?

Odpovědět


Re: A čo modifikovaná Einsteinova gravitácia ?

Jirka Naxera,2023-01-04 16:09:33

Pokud vim, nejake vetsi prijeti, debata na tema pristi Nobelovky se nekona, ale nedokazu rict, jestli je to vic na bazi nezajmu, nebo nejakeho podstatneho problemu.

Mimochodem to same me napadlo na podobnou hypotezu, rec tu o ni byla loni cca v lete, v principu reseni galaxie modifikovanou FLRW metrikou se scalefactorem i v casove souradnici, kde vychazela galakticka dynamika velmi pekne i u extremnich galaxii. Ale jmeno pana si nevzpomenu, tusim zacinalo na K...

Odpovědět

gravitace a temná hmota

Josef Nýč,2023-01-04 14:51:17

Dobrý den. Hledat v tomto případě jednoduché řešení nebude lehké a nemyslím, že v dohledné době se najde. Na tom všem mi vadí časoprostor. Stále více jsem přesvědčen ( a i tyto kousky informací mne přesvědčují), že je to gravitační prostor. Vesmír nepotřebuje čas (a samozřejmě čekám odpovědi až za slušností), ten potřebujeme my na oddělování událostí, ale prostoru je to úplně jedno.

Odpovědět


Re: gravitace a temná hmota

Jirka Naxera,2023-01-04 15:18:17

Mozna by bylo lepsi se bavit slusne, ale vecne. Na nejake potrebovsti cehokoli nesejde, Vesmir, pokud ho pozorujete, tak se vyznacuje lokalne plochymi tremi prostorupodobnymi a jednou casupodobnou dimenzi.
S tim nic moc nenadelate, to je empiricky fakt.

Stejne tak je empiricky fakt, ze tyhle 3 a 1 dimenze nejsou vzajemne oddelene - dochazi k jejich vzajemnemu mixovani (pricemz symetrii popisuje Poincaireho grupa).

Ano, na fundamentalni rovine muzete samozrejme postulovat cokoli (treba neexistenci casoprostoru, nebudete mimochodem prvni - ruzne spinove peny (LQG), causalni triangulace, nebo jako extremni pripad t'Hooftovy cellularni automaty :-) a pokusit se casoprostor z nich zrekonstruovat, pokud prekonate existujici hromadu pozorovani (zejmena Lorentzovska invariance a univerzalita c je dost podstatny problem), jste na zacatku cesty k hypeteze QG.

Odpovědět


Re: Re: gravitace a temná hmota

Xdavid Xbrazina,2023-01-04 15:27:08

Ja bych zase uvital trochu vice pokory... Faktem je, ze cas na fundemantalni urovni sveta vubec nepotrebujeme... Tak si vase podobne vylevy do priste racte odpustit. Tedy pokud nevite skutecne vice nez ostatni jak to vlastne se strukturou vesmiru doopravdy je...

Odpovědět


Re: Re: Re: gravitace a temná hmota

Jirka Naxera,2023-01-04 16:01:43

Pokory v cem?
Muzete prosim uvest jedinou teorii kvantove gravitace, ve ktere je cas (nebo casoprostor) emergentnim jevem, a ktera na makroskopicke urovni plne reprodukuje Lorentzovskou invarianci az do experimentalniho limitu https://www.nature.com/articles/nphys3270 ?

(mimochodem, ty teorie ktere jsem uvadel, jsou zajimave prave tim, ze nezacinaji s casoprostorem jako fundmentalnim, takze uspesne utocite do slameneho panaka, to jen na okraj). Kazdopadne, trvam na tom, co jsem rekl. Existuji empiricka fakta, pokud se Vam nelibi, mate na to plne pravo - pak se ocekava navrh experimentu, ktery by byl s nimi v rozporu. Pokora mezi nimi neni ;-). A nebo pokud se bavime na hypoteticke fundamentalni urovni - pak aby byla debata alespon trochu vedecka, tak je potreba, abyste specifikoval konkretni model, na jehoz zaklade se muzeme bavit dal (je vnitrne konzistentni? Vede k rekonstrukci znamych zakonu na makroskopicke urovni? Jake jsou rozdilne predpovedi proti soucasnym platnym teoriim? Lze neco z toho pozorovat?). Proste konstatovani ze neco (cas) neni fundamentalne nutne ma s prominutim nulovou vypovidaci hodnotu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: gravitace a temná hmota

Vladimír Bzdušek,2023-01-04 19:43:55

Ak nemám, (a to teda nemám) minimálne doktorandské vzdelanie v kozmológii alebo teoretickej či časticovej fyzike (najlepšie všetky tri), tak veľmi ťažko sa môžem zmysluplne k týmto veciam vyjadrovať. Ale môžem vyjadriť svoj názor, napr. že čím hlbšie sa ide do štruktúry hmoty, tým sa stáva čas menej podstatným, a na určitej úrovni akoby zmizol, resp. z opačného pohľadu postupného vzniku zložitejších štruktúr sa objaví. Je to názor, nenárokujem si tým vôbec nato, že je jediný alebo správny. A ešte skromnejšie vyjadrím názor, že niečo podobné sa deje aj s gravitáciou. Možno preto sa nedarí jej zjednotenie s ostatnými interakciami, možno to na najnižšej úrovni ani nie je analogická základná interakcia ako tie ostatné. Ale znova opakujem, vyslovujem len svoje názory, a keď čítam vedeckopopulárne články/knihy na dané témy, tak len v duchu porovnávam iné názory, pretože na exaktnú vedu nemám nárok.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: gravitace a temná hmota

Xdavid Xbrazina,2023-01-05 17:19:30

ne urovni el castic cas nepotrebuji. ten zacne hrat roli az s usporadanim...

Muze to byt klidne tak, ze vzhledem k tomu, ze kazde misto ve vesmiru se vzhledem k jinemu mistu ve vesrmiru pohybuje rychlosti vetsi nez je rychlost svetla, ze rychlost svetla je naopak minimalni limitni rychlosti, kterou se muze ve vesmiru pohybovat vuci jakemukoli objektu...

Vy znate nehet slona, ale vite jak vypada a jak se chova cely slon... gratuluji.

Odpovědět


Re: gravitace a temná hmota

Mojmir Kosco,2023-01-05 07:39:49

Nevím jak na kvantové úrovni,ale čas asi je potřeba jako posloupnost děje příčina následek.Asi když vyhodím čas,nebo řeknu,že vznikl až po vzniku vesmíru tak se nemusím trápit ani velikostí (rozpínáním) ani strukturou a pod..To prostě vzniklo a i kdyby jsem k tomu potřeboval miliardy let tak prohlásil ,že to vzniklo v bezčasí a dnes to tak je.
To že ve středu galaxií není temná hmota ani ve sluneční soustavě znamená že temná hmota může přejít do zářivé formy a změnit se na normální hmotu?

Odpovědět


Re: Re: gravitace a temná hmota

Xdavid Xbrazina,2023-01-05 17:22:43

cas je to co nameri hodiny... nic vic nic min... alespon podle einsteina... vubec neni jiste ze by cas musel byt fundamentalni velicinou vesmiru... naopak, vice logiky by davalo, kdyby cas neexistoval. vzdyt v podstate pohybovy infinetizimalni pocet neni nic jineho nez ze pohyb vzorkuji na staticke snimky...

Odpovědět


Re: Re: Re: gravitace a temná hmota

František Kos,2023-01-06 20:09:55

Myslím, že hmota bez času, a ani čas bez hmoty nedávají smysl. Hmota by bez času nemohla nic dělat, jenom neměnně existovat. Protože by nebylo jak porovnat dvě situace mezi sebou. Nebylo by předtím, nebylo by teď a nebylo by ani potom. Čas bez hmoty dává více smyslu. Ale jak by se bez hmoty poznalo, že se něco děje? Čas by plynul, ale neexistovalo by nic co by mohlo poznat a vyhodnotit že čas plyne.
Čas musí být fundamentální parametr prostoru.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: gravitace a temná hmota

Karel Ralský,2023-01-07 02:26:41

Souhlasím s Vámi pane Kosi.Ač laik mé myšlenkové pochody považuji hmotu za jakousi "zmrzlou" energii(viz holografický vesmír ale chápaný jinak bez "stvořitele" pouze s informací procházející dimenzemi tisíce miliard let) a čas přitom skládání energie ve hmotu nebo temnou hmotu záleží jestli je kladná či záporná od té naší "rychlosti(času v prostoru)" může být klidně minusová nebo plusová od našeho středu.
Tak jako je to u vodopádu kde okolní kapky(vesmír) našeho času(hmoty) vypadají stejně a řídí se fyzikálními zákony a čím víc se vzdalujeme nebo přibližujeme od jednoho konce k druhému pro vnějšího pozorovatele mizíme v černé díře, která nás vtahuje(celý vesmír) či vyvrhuje z blízkosti singularity.
A to i uvnitř vesmíru se také tvoří víry z temné hmoty a baryonové hmoty.
Jaký je čas v rychlosti blížící se rychlosti světla, ten by se pro hypotetického kosmonauta letící touto rychlostí téměř zastavil ale aby této rychlosti dosáhl, musel by hmotu proměnit v energii tak proč to nejde obráceně my jsme energie pro kterou náš časoprostor kondenzoval,
jeho část ve hmotu, i temnou nebo černé díry které mají pouze mírně jiný čas třeba záporný a temnou energii.
A při zachování většiny zákonů současné fyziky(kromě "velkého třesku" který jim odporuje) by se vysvětlila jak temná hmota tak i temná energie, která je přirozenou součástí setrvačných a odpudivých sil pohybu energie z jedné časové osy do druhé a zpomalování či zrychlování od této časové osy způsobuje gravitaci a fundamentální zákony fyziky, kvantové fyziky a chemie.
Ale mohu se mýlit je to jen má představa laika o našem vesmíru a jen čas ukáže jestli jsem měl pravdu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: gravitace a temná hmota

Xdavid Xbrazina,2023-01-08 10:54:45

nemusi a neni... pokud tedy neni jiny prostor pro elementarni castice a hmotu jimi tvorenou... coz ale klidne muze tak byt...

cas nemuze byt fundamentalni, kdyz je pro kazdeho pozorovatele jiny,,,

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace