最新天文觀測結果支持不引入暗物質的引力模型

2020-12-28 煎蛋

1930年代，瑞士的天體物理學家弗裡茨·茲維奇(Fritz Zwicky)注意到，星系團旋轉的速度太快了，考慮星系質量所能提供的引力，其向心力無法支持星系的高速旋轉——所以星系本應該分崩離析。

但它們顯然沒有。

擺在大家面前有兩條路：或者牛頓第二定律，乃至引力定律是錯的，或者往星系裡添加點別的東西，填充質量。

問題是牛頓第二定律早已經過無數次驗證，可以解釋大量的現象——任何試圖取代牛頓定律的理論，必須要先能夠容納牛頓定律所能解釋的現象。所以無論是從心理上，還是實際操作上，大家都寧願押注在「別的東西」上

所以茲維基得出的結論是，星系團裡有大量我們無法看到的質量——他稱之為暗物質。

從那以後的幾十年中，科學家一直反覆審視和完善暗物質假說，在理論上幾乎達到了自洽。除了唯一一點：最關鍵的暗物質本身，我們從來沒有找到。

有大量的實驗試圖檢測出所謂的暗物質，甚至製造出暗物質，但是到目前為止，沒有一個成功。

所以，也許我們要退回到前面的交叉路口，選另一條路重新探索？

實際上，一直有一小撮物理學家選擇了第二條路，試圖重新修正牛頓定律。現在，天文學家聲稱已找到支持特定引力模型的證據。該模型被稱為牛頓修正動力學(MOND)。

MOND由物理學家Mordehai Milgrom於1982年首次提出。模型中，在低加速度下引力效果要強於經典的萬有引力定律所描述的。副作用是，對象的運動不僅取決於其自身的質量，而且還取決於附近的所有質量。這種現象被稱為外部場效應(EFE)。

現在研究人員說，他們已經在153個不同的星系中觀察到了EFE的作用。該團隊正在研究星系的旋轉曲線，該曲線刻畫了恆星和宇宙氣態物質的軌道速度與其相對於銀河系中心的距離的關係。

研究人員發現，強外場的星系比弱外場的星系減速的頻率要高得多，與MOND的理論預測相符。這一發現讓天文學家們吃驚不已。

論文合著者Federico Lelli說：「預計外場對旋轉曲線的影響很小。我們花了幾個月的時間檢查各種系統。最後，很明顯，結論經得起嚴格審查的。」

這是一個有趣的結果，它可能給MOND模型提供了強有力的支持。但還是要記住，到目前為止，大部分證據仍指向暗物質，要完全推翻該假設還需要做更多的工作——非同尋常的結論，需要非同尋常的證據。

這項研究發表在《天體物理學雜誌》上。

來源：凱斯西儲大學

https://newatlas.com/physics/modified-gravity-evidence-dark-matter/

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