کشف یک نظریه گرانش جایگزین

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از وبگاه سای‌تِک‌دِیلی (SciTechDaily)، کهکشان‌های کوتوله، کهکشان‌هایی کوچک و کم‌نور هستند که بیشتر در کهکشان‌های بزرگ‌تر یا خوشه‌های کهکشانی یا نزدیک به آن‌ها یافت می‌شوند؛ در نتیجه، آن‌ها احتمالاً تحت تأثیر اثرات گرانشی همراهان بزرگتر خود قرار می‌گیرند.

اِلِنا آسِنسیو (Elena Asencio)، دانشجوی دکترای دانشگاه بُن گفت: ما یک روش نوآورانه برای آزمایش مدل استاندارد براساس میزان آشفته‌شدن کهکشان‌های کوتوله توسط جزرومدهای گرانشی کهکشان‌های بزرگ‌تر نزدیک معرفی می‌کنیم. جزر و مد زمانی رخ می‌دهد که گرانش یک جرم به طور متفاوتی مناطق مختلف جرم دیگر را می‌کِشد. این جزرومدها با جزرومدهای زمین مقایسه‌شدنی است. جزرومدهای زمین زمانی شکل می‌گیرد که ماه کشش قوی‌تری در سمتی از زمین که رو به ماه است، ایجاد می‌کند.

خوشه کهکشانی فورناکس

خوشه کهکشانی فورناکس خانه تعداد زیادی کهکشان‌ کوتوله است. مشاهدات اخیر نشان می‌دهد تعدادی از این کوتوله‌ها تغییر شکل داده‌اند؛ به طوری که انگار محیط خوشه‌ای، آن‌ها را آشفته کرده است. پاوِل کروپا (Pavel Kroupa)، استاد دانشگاه بن و دانشگاه چارلز در پراگ، گفت: بر اساس مدل استاندارد، چنین آشفتگی‌هایی در کوتوله‌های فورناکس انتظار نمی‌رود؛ دلیلش این است که طبق مدل استاندارد، هاله‌های ماده تاریک این کوتوله‌ها باید تا حدی از آن‌ها در برابر جزرومد ایجاد شده توسط خوشه محافظت کند.

دانشمندان میزان آشفتگی کوتوله‌ها را بررسی کردند. این آشفتگی از روی ویژگی‌های داخلی و فاصله آن‌ها از مرکز خوشه‌های قدرتمند گرانشی تعیین می‌شود. کهکشان‌های بزرگ با جرم ستاره‌ای کم، همچنین کهکشان‌های نزدیک به مرکز خوشه، راحت‌تر آشفته یا نابود می‌شوند. آن‌ها یافته‌ها را با میزان اختلال نشان‌داده‌شده در عکس‌های گرفته‌ شده توسط تلسکوپ وی‌اِل‌تی رصدخانه جنوبی اروپا مطابقت دادند.

آسنسیو گفت: مقایسه نشان داد اگر بخواهیم مشاهدات مدل استاندارد را توضیح دهیم، باید تا الان گرانش مرکز خوشه، کوتوله‌های فورناکس را نابود کرده باشد. یافته ما نه تنها غیرمنتظره است، بلکه با مطالعات قبلی نیز در تضاد است؛ زیرا مطالعات قبلی نشان می‌داد نیروی خارجی مورد نیاز برای آشفته‌ کردن کهکشان کوتوله تقریباً با جاذبه خودِ کوتوله برابر است.

مغایرت با مدل استاندارد

پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که در مدل استاندارد، نمی‌توان ریخت‌شناسی‌های مشاهده‌ شده کوتوله‌های فورناکس را به روشی خودسازگار توضیح داد. آن‌ها تحلیل را با استفاده از دینامیک میلگرومیَن یا موند (دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده) تکرار کردند. نظریه موند به جای فرض‌کردن هاله‌های ماده تاریک در اطراف کهکشان‌ها، اصلاح دینامیک نیوتنی را پیشنهاد می‌کند که به موجب آن گرانش در شتاب‌های کم افزایش می‌یابد.

دکتر ایندرانیل بَنیک (Indranil Banik)، از پژوهشگران دانشگاه سنت اندروز اسکاتلند، گفت: نتایج پژوهش ما انطباقی چشمگیر بین مشاهداتمان و انتظارات فرضیه موند درباره سطح آشفتگی کوتوله‌های فورناکس نشان می‌دهد.

این اولین بار نیست که پژوهش دانشمندان درباره تأثیر ماده تاریک بر دینامیک و تکامل کهکشان‌ها نشان می‌دهد که مشاهدات زمانی بهتر توضیح داده می‌شوند که با ماده تاریک احاطه نشده باشند.

دکتر هونگ‌شِنگ ژائو (Hongsheng Zhao)، از پژوهشگران دانشگاه سنت اندروز، گفت: نتایج پژوهش ما کاربردهای زیادی در فیزیک بنیادی دارد. انتظار داریم کوتوله‌های آشفته بیشتری را در خوشه‌های دیگر پیدا کنیم.