Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nová studie tvrdí, že Newtonův (ani Einsteinův) gravitační zákon nedokáže vysvětlit, s jakým zrychlením kolem sebe obíhají volné (od sebe vzdálené, „široké“, wide) dvojhvězdy. Při extrémně nízkých zrychleních má být proto potřeba doplnit gravitační zákon o nový, dodatečný člen. Výzkum se přímo netýká temné hmoty, ovšem MOND (modifikovaná newtonovská mechanika) a další teorie upravující gravitační zákon představují konkurenci vůči tomuto konceptu.
Studie, kterou provedl Kyu-Hyun Chae, profesor fyziky a astronomie na Sejong University v Soulu, využila až 26 500 širokých dvojhvězd v rozmezí 650 světelných let pozorovaných kosmickým dalekohledem Gaia Evropské kosmické agentury.
Pro výpočet výpočet zrychlení dvojhvězd v závislosti na jejich vzdálenosti, respektive periodě oběhu, byla jako metoda použita Monte Carlo deprojekce pozorovaných pohybů promítnutých z oblohy do trojrozměrného prostoru.
„Od začátku mi bylo jasné, že gravitaci lze nejpříměji a nejefektivněji testovat výpočtem zrychlení, protože gravitační pole jako takové odpovídá právě zrychlení. Na tuto myšlenku mě přivedly mé nedávné zkušenosti s výzkumem rotačních křivek galaxií. Galaktické disky a volné dvojhvězdy mají určité podobnosti ve svých oběžných drahách, ačkoli volné dvojhvězdy se pohybují po velmi protáhlých drahách, zatímco částice vodíkového plynu v galaktickém disku po téměř kruhových,“ uvádí Kyu-Hyun Chae.
Závěr studie zní, že když kolem sebe obíhají dvě hvězdy se zrychlením nižším než přibližně 1 nm/s-2 (jeden nanometr za sekundu na druhou), začíná se to, co pozorujeme, odchylovat od předpovědi Newtonova gravitačního zákona i Einsteinovy obecné teorie relativity. Pro zrychlení nižší než asi 0,1 nm/s-2 je pozorované zrychlení asi o 30 až 40 % vyšší než předpověď podle Newtonových/Einsteinových zákonů. Spolehlivost tohoto výsledku má být velmi vysoká a splňuje obvyklá kritéria 5 sigma (směrodatných odchylek) požadovaných pro vědecký objev. Ve vzorku volných dvojhvězd vykazují dvě nezávislé skupiny odchylky zrychlení o významnosti přes 5 sigma ve stejném směru.
Protože pozorovaná zrychlení větší než přibližně 10 nm/s-2 se dobře shodují s „klasickými“ gravitačními zákony, je pozorovaný nárůst zrychlení při nižších zrychleních záhadou. Výsledky mají odpovídat tomu, co před 40 lety navrhl teoretický fyzik Mordehai Milgrom z izraelského Weizmannova institutu v novém teoretickém rámci, který se dnes označuje jako modifikovaná newtonovská dynamika (MOND) nebo Milgromova dynamika. Faktor zesílení gravitace přibližně 1,4 správně předpovídá teorie gravitace MOND typu AQUAL, kterou navrhli Milgrom a fyzik Jacob Bekenstein (poznámka: ten také jako první navrhl entropii černých děr, tedy věc, na jejímž dalším výzkumu se proslavil Stephen Hawking). Na rozdíl od rotace galaxií, u nichž lze pozorovaná zrychlení přičíst temné hmotě v Newtonově-Einsteinově standardní teorie gravitace, dynamiku širokých dvojhvězd tato hmota ovlivnit nemůže, i kdyby existovala, praví průvodní tisková zpráva Sejong University.
Samozřejmě – jde o hodně zásadní výsledek, pokud by se potvrdil, mělo by to podstatný dopad na astrofyziku, kosmologii i základní fyziku jako takovou. Těžko říct, jak se bude tedy názor na otázku MOND vs. temná hmota vyvíjet dál, protože jiné studie favorizují zase druhý pohled na věc (Viz také: Záhadná reliktní galaxie se zdá být bez temné hmoty). K. Chae uvádí, že sám ještě před několika lety také „věřil v temnou hmotu“. M. Milgrom opatrně komentuje, že samozřejmě bude třeba dalších nezávislých analýz a ideálně i nějaká nová, „lepší“ data.
Jacoba Bekensteina tisková zpráva citovat nemůže, ten již zemřel. Studii publikovanou v Astrophysical Journal komentoval ale také Pavel Kroupa, profesor na Bonnské univerzitě a též na pražském Matfyzu. Podle něj data přesvědčivě naznačují, že gravitace funguje spíše podle Milgramových než Newtonových zákonů. (Poznámka: Ideální by bylo, pokud by Matfyz k tématu vydal nějakou tiskovou zprávu či komentář s dalšími podrobnostmi, dovysvětleními, eventuálně upřesněními/opravami apod.).
Kyu-Hyun Chae, Breakdown of the Newton–Einstein Standard Gravity at Low Acceleration in Internal Dynamics of Wide Binary Stars, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ace101
Zdroj: Sejong University / Phys.org
doporucuji prednasky petra kulhanka o verlindeho gravitaci.
verlinde pridal clen do sveho gravitacniho zakona, ktery se uz odlisuje od newtona, jsem zvedav zda tohle bude pasovat na data.
Jak jsem jiz psal u jineho clanku, Verlindeho teorie ma tu nevyhodu, ze nikdo neumi spocitat, co vlastne predpovida. Takze jak bude pasovat na data se nedozvime.