Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kosmologie s temnou hmotou je velmi citlivá na frekvenci supernov a jejich podílu na distribuci hmoty v galaxiích, což v případě teorií MOND nehraje velkou roli.
Vědci z univerzit v Bonnu a Štrasburku dokázali popsat vznik galaxií ve vesmíru, který by neobsahoval temnou hmotu. Do počítačové simulace namísto toho zadali upravenou verzi Newtonova gravitačního zákona. Simulace vedla ke vzniku galaxií, které se podobají tomu, co ve vesmíru opravdu pozorujeme.
Studie z Astrophysical Journal tak představuje další příspěvek do debaty mezi zastánci temné hmoty a alternativních teorií typu MOND.
Temná hmota se v současné kosmologii/astrofyzice používá hlavně k objasnění rychlejšího pohybu hvězd v některých galaxiích, než by vyplývalo z množství pozorované hmoty a standardních vzorečků pro výpočet gravitační síly jako přímo úměrné součinu hmotností dvou těles a nepřímo úměrné čtverci vzdáleností. To ale není jediný důvod, proč temnou hmotu vůbec zavádět. Po velkém třesku měla temná hmota sehrát roli i při vzniku nerovnoměrného rozložení hmoty viditelné – výsledkem toho pak kvůli zesilujícímu účinku gravitace byl vůbec vznik větších útvarů z původního plynu.
Teorie MOND v počítačové simulaci nyní slušně obstála i z hlediska popisu vývoje vesmíru. Simulace vedla ke vzniku galaxií, kde se distribuce a rychlosti hvězd podobají fyzikální realitě. Většinou vznikaly rotující diskové galaxie, typ, který představuje i naše Mléčná dráha, vytvořily se i další hlavní známé typy velkých galaxií. Naopak simulace s temnou hmotou mají, alespoň dle autorů nové studie, se vznikem galaxií problémy, protože by podle nich většina galaxií měla mít jiný než diskový tvar. Navíc je kosmologie s temnou hmotou velmi citlivá na frekvenci supernov a jejich podílu na distribuci hmoty v galaxiích, což v případě teorií MOND nehraje velkou roli.
Sami autoři studie ovšem připouštějí, že jejich výsledky ve všech bodech skutečnosti neodpovídají. Simulace ovšem vycházela z velmi jednoduchých předpokladů, např. o rozložení hmoty v daném vesmíru. Plánuje se proto nová simulace založená na složitějším modelu, zahrnující více faktorů. Pak uvidíme, nakolik je (poznámka PH: dnes minoritní) teorie MOND aktuálně životaschopná.
Jedním z autorů této studie byl Pavel Kroupa, který působí na Helmholtz Institute na University of Bonn a kromě toho také na Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty UK.
The formation of exponential disk galaxies in MOND. Astrophysical Journal, arxiv.org/abs/2002.01941. arXiv:2002.01941v1 [astro-ph.GA] Zdroj: University of Bonn
Poznámky PH:
Modifikací Newtonova gravitačního zákona může být nekonečně. Zde se modifikací míní vztah, kdy při nízkých zrychleních gravitační síla roste oproti tomu, co by vyplývalo z Newtonova vzorečku (což má být právě případ pohybů na úrovni celých galaxií, vysvětluje se tím pozorovaný rychlejší pohyb hvězd při rotaci galaxií i to, že při něm hvězdy „neuletí“ a galaxie se nerozpadají). Jde tedy o verzi MOND cca v původní podobě, jak ji počátkem 80. let navrhl izraelský fyzik Mordehai Milgrom.
Mimochodem, vztahy zahrnující prostě nepřímou úměru s kvadrátem vzdálenosti platí i pro jiné interakce. Vzniká tedy otázka, zda by se MOND měl omezovat jen na gravitaci, nebo zda by třeba podobně neměly být upraveny i rovnice popisující elektromagnetickou sílu (kde ale podle všeho taková potřeba nevyvstává; a celkem se zdá, že „hýbat“ takto s matematikou jen pro jednu interakci není zrovna argument ve prospěch MOND).
Dobry den,
nevim, zda uz nekoho napadlo, ze povrch koule
v gravitacnim poli asi nebude vyjadren vztahem
S=4\pi r^{2},
coz s problemem patrne souvisi.
(podle mne – nejsem expert :-))