科學家在150個星系中發現「修正引力」的證據，或能挑戰暗物質假說

2020-12-21 cnBeta

據外媒New Atlas報導，暗物質是目前最被廣泛接受的假說，用於解釋我們在宇宙中看到的一些怪異現象--但它不是唯一的可能性。現在，一個天文學家團隊在超過150個星系中發現了「修正引力」這一長期存在的替代模型的證據。

暗物質的概念是在20世紀30年代被提出來的，以回應與牛頓引力定律相悖的天文觀測。基本上，一個物體的質量越大，它的引力就越強--但瑞士天體物理學家弗裡茨·茲威基注意到，星系團的旋轉速度比它們的引力應該允許的要快得多，基於它們可見物質的質量。茲威基得出的結論是，這些星系團所包含的質量比我們能看到的要多得多，他將其稱為暗物質。

在此後的幾十年裡，這一假說經得起推敲，觀測結果不斷支持暗物質的觀點。但是，這個謎題還缺少一個重要的部分--找到這種東西本身。大量的實驗都試圖探測到難以捉摸的暗物質粒子，甚至創造出它們，但到目前為止還沒有一個實驗成功。

也許這是因為它畢竟不是真的存在，而可能是我們的引力和物理學模型需要進行一些調整。這一類假說被稱為修正引力，現在天文學家聲稱已經找到了支持被稱為「修改的牛頓動力學」(MOND)的這一種特殊模型的證據。

1982年物理學家Mordehai Milgrom首次提出，MOND表明，在低加速度下，引力的效應比牛頓定律描述的更強。這帶來的一個副作用是，物體的運動將不僅僅取決於自身的質量，而是取決於其附近的所有其他質量。這種現象被稱為外場效應（EFE）。

而現在，新研究的研究人員表示，他們已經在153個不同星系中觀察到了EFE的作用。該團隊正在研究星系的旋轉曲線，該曲線繪製了恆星和氣體的軌道速度與它們與星系中心的距離。

研究人員發現，處於強外場的星系比處於弱外場的星系減速的頻率要高得多。這是MOND才做出的預測，這個發現連天文學家自己都感到驚訝。

「外部場對旋轉曲線的影響預計是非常微小的，」該研究的共同作者Federico Lelli說。「我們花了幾個月時間檢查各種系統學。最後，很明顯，我們有一個真正的，堅實的檢測。」

這是一個耐人尋味的結果，它可能會給MOND假說提供一些砝碼，以便進一步研究。但要記住，到目前為止，大部分證據仍然指向暗物質，要完全推翻這一假說還需要更多的工作。

這項研究發表在《天體物理學雜誌》上。

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  • 如果暗物質不存在,修正牛頓引力理論會是正解嗎?
    △ 后髮星系團，第一個被觀測並支持暗物質模型的星團。（ Adam Block）在宇宙中，有84%的物質被認為是暗物質，這可以由其產生的引力大小測算出來。暗物質跟我們日常所知道的物質非常的不同。在太陽系中，太陽是質量最大的天體，它是由普通物質（比如質子，中子和電子）構成的；除了太陽，我們知道還有其它的一些物質來源，包括行星、氣體、塵埃、等離子體和恆星殘留物。
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