Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя - Владимир Анатольевич Моисеев
naked-science.ru, 28 сентября 2023, Александр Березин
https://naked-science.ru/article/astronomy/galaktika-bednoi
Журнал Astronomy and Astrophysics, 2023
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa47513-23.pdf
Глава 11-20-13
Аномалии в движении двойных звезд «нарушают» принятую теорию гравитации
Январь 2024
Корейский ученый проанализировал динамику тысяч двойных звезд и нашел в их ускорении отклонение от стандартной космологической модели. Зато полученные значения согласуются с модифицированной ньютоновской динамикой. Опубликовано в журнале The Astrophysical Journal,
Графики из исследования. Красным отмечены собранные данные, синим — результаты расчетов по Ньютону / © Kyu-Hyun Chae, The Astrophysical Journal (2024)
В 2023 году Кю-Хён Чжэ (Kyu-Hyun Chae), профессор физики и астрономии из Университета Седжон в Сеуле (Южная Корея), выделил из обзора Gaia более 26,6 тысячи широких двойных звезд, расположенных в пределах 650 световых лет от нас (200 парсек). Имеются в виду системы с большим орбитальным периодом, в которых тела находятся на большом расстоянии друг от друга. Еще одним важным условием отбора было отсутствие явных признаков наличия других компаньонов.
Исследование показало, что динамика в таких системах в общем совпадает с результатами расчетов по уравнениям Ньютона и Эйнштейна, но «ломается» в системах с ускорением менее одного нанометра в квадратную секунду. Более того, при значении менее 0,1 нанометра в квадратную секунду отклонение достигает 30-40%.
Для проверки Ксавьер Хернандес из Национального автономного университета Мексики отобрал 450 объектов, точность данных по которым удовлетворяла строгим требованиям, и подтвердил результаты Чжэ. Однако выборка оказалась слишком маленькой.
Для новой работы Чжэ собрал точные данные по 2463 «статистически чистым» двойным звездам. Он проанализировал движение в этих системах с помощью двух разных алгоритмов. И там, и там результаты совпали с выводами предыдущей работы. При удалении около двух тысяч астрономических единиц и ускорении около одного нанометра в квадратную секунду скорость и ускорение тела отклоняются от ньютоновских уравнений.
Такие значения нельзя списать на темную материю — не те масштабы. В заключительной части работы Чжэ отметил, что отклонения нельзя списать и на систематическую ошибку измерений инструментов Gaia. Во-первых, он наложил строгие условия на выборку, во-вторых, при возрастании точности не наблюдаются аномалии в данных.
И все же при измерении настолько малых значений ускорения в данных неизбежно будут возникать ошибки. Поэтому, несмотря на совпадение результатов нового исследования с расчетами по модицифированной ньютоновской динамике (MOND), к подобным выводам нужно относиться крайне скептически.
При удалении от пяти до 20 тысяч астрономических единиц и ускорении менее 0,1 нанометра в квадратную секунду отклонение в ускорении составляет 40-50%, а отклонение в относительной скорости — 20%.
И все же при измерении настолько малых значений ускорения в данных неизбежно будут возникать ошибки. Поэтому, несмотря на совпадение результатов нового исследования с расчетами по модицифированной ньютоновской динамике (MOND), к подобным выводам нужно относиться крайне скептически. Отметим, что анализ данных того же обзора Gaia по движению звезд в нашей галактике Млечный Путь, наоборот, показал, что гипотеза MOND неверна.
naked-science, 11 января2024, ДарьяГубина
https://naked-science.ru/article/astronomy/gravity-breakdown
ЖурналThe Astrophysical Journal, Январь2024
Кю-Хён Чжэ (Kyu-Hyun Chae), Университет Седжон в Сеуле (Южная Корея)
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ace101#apjace101f36
Глава 11-20-14
Альтернатива темной материи не выдержала проверку Сатурном
Май 2024
Нужна ли темная материя для объяснения движения космических тел? Видимо, все же нужна. Астрофизики попробовали «помирить» альтернативную гипотезу с наблюдениями в окрестностях Солнечной системы и даже внутри нее — с орбитой Сатурна. Для фанатов MOND результаты оказались неутешительными. Опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Хорошая теория гравитации должна объяснять как можно больше гравитационных феноменов, используя минимум параметров. Общая теория относительности в общем-то хорошо работает в масштабах от микрометров до десятков гигапарсек. И все же есть феномены, которые она не может объяснить. Например, почему края галактических дисков вращаются быстрее расчетов и при этом не разлетаются. Так появилась популярная сегодня гипотеза о существовании темной материи. Конечно, есть и альтернативы. Одна из самых популярных альтернативных теорий гравитации — модифицированная ньютоновская динамика (MOND).
В основе MOND лежит идея, что ньютоновская сила тяготения не работает при малых ускорениях — менее 10-10 метров в секунду квадратную. Гипотезу предложил в 1983 году израильский физик Мордехай Милгром. Она как раз хорошо объясняет движение тел во внешних областях галактик. Впрочем, у темной материи тоже нет с этим проблем.
Чтобы проверить MOND, нужны другие исследования — конечно, основанные на больших и точных массивах данных наблюдений. Именно такие данные теперь есть у астрономов благодаря масштабным обзорам неба вроде проекта «Гайя». Именно поэтому в последние годы появляется все больше работ на эту тему.
Авторы новой статьи попробовали «помирить» MOND сразу с несколькими наборами данных: измерениями зонда «Кассини» у Сатурна, движением двойных звезд со значительным периодом обращения вокруг общего центра в окрестностях Солнечной системы и так называемым соотношением центростремительного ускорения (radial acceleration relation, RAR).
Термином RAR обозначают обнаруженное около семи лет назад универсальное соотношение между центростремительным ускорением объектов в галактиках, которое выводят по наблюдениями, и тем, которое получают из оценки видимой материи в галактике. В ньютоновской теории эти значения должны совпадать. В реальности они расходятся. Главное — в дисковых галактиках это расхождение, по сути, и должно быть прямым следствием модели MOND.
Раз эффект MOND заметен в масштабе галактик, что подтверждается расчетами и исследованиями, то он должен работать и на меньших расстояниях, даже в пределах Солнечной системы. Конечно, при этом его должно быть труднее заметить. Именно поэтому авторы новой работы использовали данные зонда «Кассини» за 13 лет его полета вокруг Сатурна. Благодаря такому долгому периоду работы астрономы смогли невероятно точно измерить орбиту планеты по задержке передачи сигналов между зондом и Землей.
Идея проверки в том, что притяжение остальной Галактики должно чуть отклонять орбиту Сатурна. Из-за этого влияния расчеты орбиты по ОТО не должны совпадать с расчетами по MOND. Остается лишь сопоставить их с данными наблюдений. Ученые сделали это еще 10 лет назад. Тогда им
