Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Forţe fundamentale » Gravitația » Probleme cu teoria MOND alternativă a gravitației

Probleme cu teoria MOND alternativă a gravitației

postat în: Gravitația 0

Compararea curbelor de rotație observate și așteptate ale galaxiei tipice spiralate M33 (Comparison of the observed and expected rotation curves of the typical spiral galaxy M33)

Încercările de a explica fenomenologia MOND folosind materia întunecată

Deși recunoaște că legea lui Milgrom oferă o descriere succintă și precisă a unei serii de fenomene galactice, mulți fizicieni resping ideea că dinamica clasică însăși trebuie modificată și încearcă în schimb să explice succesul legii prin referire la comportamentul materiei întunecate. S-au depus eforturi pentru a stabili prezența unei scări de accelerație caracteristice ca o consecință firească a comportamentului halourilor de materie întunecoasă, deși Milgrom a susținut că astfel de argumente explică doar un mic subset al fenomenelor MOND. O propunere alternativă este aceea de a modifica proprietățile materiei întunecate (de exemplu, pentru a face ca aceasta să interacționeze puternic cu ea însăși sau cu barionii) pentru a induce cuplarea strânsă dintre masa barionilor și cea a materiei întunecate la care se referă observațiile. În cele din urmă, unii cercetători sugerează că explicarea succesului empiric al legii lui Milgrom necesită o ruptură mai radicală cu ipotezele convenționale despre natura materiei întunecate. O idee (numită “materia întunecată dipolară”) este aceea de a face materia întunecată polarizabilă gravitațional de materie obișnuită și de această polarizare să mărească atracția gravitațională dintre barioni.

Probleme deosebite pentru MOND

Cea mai gravă problemă cu care se confruntă legea lui Milgrom este că nu poate elimina complet necesitatea materiei întunecate în toate sistemele astrofizice: grupurile de galaxii prezintă o discrepanță de masă reziduală chiar și atunci când sunt analizate folosind MOND. Faptul că o anumită formă de masă nevăzută trebuie să existe în aceste sisteme distruge eleganța MOND ca soluție la problema de masă lipsă, deși cantitatea de masă suplimentară necesară este de 5 ori mai mică decât într-o analiză newtoniană și nu există nicio cerință ca masa lipsă să fie non-barionică. S-a speculat că neutrinii 2 eV ar putea explica observațiile clusterului în MOND, păstrând în același timp succesele teoriei la scara galaxiei. Într-adevăr, analiza datelor cu lentile ascuțite pentru clusterul galaxiilor Abell 1689 arată că MOND devine distinctiv numai la distanța Mpc de la centru, astfel că conundrumul Zwicky rămîne, iar în clustere sunt necesare neutrini 1,8 eV.

Observarea din 2006 a unei perechi de grupuri de galaxii care se ciocnesc, cunoscută sub numele de “Bullet Cluster”, reprezintă o provocare semnificativă pentru toate teoriile care propun o soluție de gravitație modificată la problema de masă lipsă, inclusiv MOND. Astronomii au măsurat distribuția masei stelare și a gazului în clustere utilizând lumină vizibilă și raze X, și, în plus, au cartografiat densitatea materiei întunecate deduse folosind lentile gravitaționale. În MOND, s-ar aștepta ca masa lipsă (care este evidentă doar deoarece rezultă din utilizarea dinamicii newtoniene, spre deosebire de cea MONDiană) să fie centrată pe masa vizibilă. În ΛCDM, pe de altă parte, s-ar aștepta ca materia întunecată să fie compensată în mod semnificativ față de masa vizibilă, deoarece halourile celor două clustere care se ciocnesc ar trece prin ele (presupunând, așa cum este convențional, că materia întunecată nu are coliziune), în timp ce gazul clusterului va interacționa și va ajunge la centru. O deplasare este văzută clar în observații. S-a sugerat totuși că modelele bazate pe MOND ar putea să genereze o astfel de compensare în sisteme puternic nesferic-simetrice, cum ar fi Clusterul Bullet

Câteva alte studii au constatat dificultăți de observație cu MOND. De exemplu, s-a susținut că MOND oferă o potrivire necorespunzătoare profilului de dispersie a vitezei clusterelor globulare și profilului de temperatură al clusterelor galaxiei, că diferite valori ale lui a0 sunt necesare pentru a se potrivi cu curbele de rotație ale diferitelor galaxii , și că MOND este în mod natural inadecvat pentru a forma baza unei teorii a cosmologiei. În plus, multe versiuni ale MOND prevăd că viteza luminii diferă de viteza gravitației, dar în 2017 viteza undelor gravitaționale a fost măsurată ca fiind egală cu viteza luminii.

Pe lângă aceste aspecte observaționale, MOND și generalizările sale sunt afectate de dificultăți teoretice. Mai multe adiții ad-hoc și inelegante la relativitatea generală sunt necesare pentru a crea o teorie cu o limită ne-relativistă non-newtoniană, multitudinea de versiuni diferite ale teoriei oferă predicții divergente în situații fizice simple și astfel face dificilă testarea cadrului concludent, iar unele formulări (cele mai proeminente pe baza inerției modificate) au suferit mult timp din cauza slabei compatibilități cu principiile fizice prețioase, cum ar fi legile de conservare.

Propuneri de testare MOND

Au fost propuse mai multe teste observaționale și experimentale pentru a ajuta la distingerea dintre modelele MOND și materia întunecată:

  • Detecția particulelor potrivite pentru a constitui materia întunecată cosmologică ar sugera cu tărie că ΛCDM este corectă și că nu este necesară nicio modificare a legilor lui Newton.
  • MOND prezice existența unor accelerații anormale pe Pământ în anumite locuri și momente ale anului. Acestea ar putea fi detectate într-un experiment de precizie.
  • S-a sugerat că MOND ar putea fi testat în sistemul solar utilizând misiunea LISA Pathfinder (lansată în 2015). În special, ar putea fi posibil să se detecteze tensiunile anormale ale mareelor ​​prezise de MOND că există la punctul de șa Pământ-Soare al potențialului gravitațional newtonian. De asemenea, poate fi posibil să se măsoare corecțiile MOND la precesiunea periheliului planetelor din Sistemul Solar sau a unei nave spațiale construite în acest scop
  • Un potențial test astrofizic al MOND este de a investiga dacă galaxiile izolate se comportă diferit de galaxiile identice, care sunt sub influența unui câmp extern puternic. Altul este acela de a căuta un comportament non-newtonian în mișcarea sistemelor de stele binare  în care stelele sunt suficient de separate pentru ca accelerațiile lor să fie sub a0.
  • Testarea gravitației modificate cu umbrele găurilor negre – John Moffat calculează că umbra găurii negre ar trebui să apară mai mare cu un factor de aproximativ zece în MOG (teoria modificată a gravitației) comparativ cu relativitatea generală.
  • Testarea MOND folosind dependența de deplasarea spre roșu a accelerației radiale – Sabine Hossenfelder și Tobias Mistele propun un model MOND fără parametri pe care îl numesc Gravitația Emergentă Covariantă și sugerează că, pe măsură ce măsurătorile accelerației radiale se îmbunătățesc, diferite modele MOND și materia întunecată a particulelor pot fi distinse deoarece MOND prezice o dependență mult mai redusă a deplasării spre roșu.

Include texte traduse din Wikipedia

Eseuri filosofice
Eseuri filosofice

O colecție personală de eseuri din filosofia științei (fizică, în special gravitație), filosofia tehnologiei informațiilor și comunicații, problemele sociale actuale (inteligența emoțională, pandemia COVID-19, eugenia, serviciile de informații), filosofia artei și logica și filosofia limbajului. Distincția dintre falsificare și respingere … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4,99$18,09 Selectează opțiunile
Iluminatul cu LED
Iluminatul cu LED

Dioda emițătoare de lumină (LED) este, în prezent, una dintre cele mai folosite tehnologii de iluminat, cu o dezvoltare explozivă în ultimul timp, în special datorită eficienței energetice. Becurile cu LED-uri durează mai mult, sunt mai durabile, și oferă o … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $3,99$4,82 Selectează opțiunile
Experimente de fizică
Experimente de fizică

O trecere în revistă a experimentelor din domeniul fizicii care au marcat evoluția și progresul omenirii, și cunoașterea despre lume și universul în care trăim. În final, o serie de experimente foarte interesante și bune documentate recomandate de NASA pentru … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4,99 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.