Pixabay License

Pozorování dvojhvězd má potvrzovat nutnost modifikovat Newtonův gravitační zákon

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

Sb20Au12K: Kuriózní klecová molekula z kovů

Chemikové z tří čínských univerzit a Universidad San Sebastián v Chile poprvé připravili molekulu podobnou …

2 comments

  1. 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.

  2. 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.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close