Teoria alternativa controversa da gravidade revivida com nova reviravolta na rotação da galáxia

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Gás hidrogênio neutro no Galaxy AGC 114905

Imagem de rádio do gás hidrogênio neutro na galáxia AGC 114905. Sua inclinação é estimada a partir da elipse preta, que melhor se ajusta aos dados. Assumindo que a galáxia é circular quando vista de frente, isso implica uma inclinação moderada de 32°. No entanto, o novo estudo sugere que a elipse azul pode realmente estar correta para uma inclinação muito baixa – salvando a teoria da LUA – se a própria galáxia for um pouco não circular. Os autores mostram que isso é possível usando uma simulação MOND dedicada. Crédito: Figura 7 de Mancera Pina et al. 2022 (MNRAS, 512, 3230)

Um grupo internacional de astrônomos, liderados por um físico da Universidade de St Andrews, reviveu uma teoria alternativa da gravidade.

Sob a direção do Dr. Indranil Banik, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St Andrews, a pesquisa produziu uma alta velocidade de rotação prevista do gás em um galáxia anã consistente com a teoria anteriormente refutada conhecida como Milgromian Dynamics (MOND).

Um estudo anterior da velocidade de rotação do gás na galáxia anã AGC 114905 (Mancera Pina et al., 2022) descobriu que o gás estava girando muito lentamente e, portanto, afirmou que a teoria da LUA estava morta.

Tais teorias são essenciais para entender nosso universo, já que a física conhecida diz que as galáxias giram tão rápido que deveriam se separar. MOON é uma alternativa controversa à Relatividade Geral, a compreensão dominante inspirada em Einstein do fenômeno da gravidade. No entanto, a Relatividade Geral requer a matéria escura para manter as galáxias unidas, enquanto MOON não Matéria escura.

Como a matéria escura nunca foi descoberta, apesar de décadas de pesquisas muito sensíveis, várias teorias foram apresentadas para explicar alternativamente o que mantém as galáxias juntas. Há um debate sobre qual teoria está correta. No estudo de Mancera Pina et al. A taxa de rotação muito baixa relatada contradiz as previsões em um universo dominado pela relatividade geral com grandes quantidades de matéria escura.

dr O grupo de Banik argumenta que a alta taxa de rotação prevista na teoria da gravidade da LUA é consistente com as observações quando a inclinação do galáxia é superestimado.

A rotação de estrelas e gás em galáxias distantes não pode ser medida diretamente. Apenas o componente ao longo da linha de visão é conhecido a partir de medições espectroscópicas precisas. Quando a galáxia é vista quase de frente, ela giraria principalmente dentro do plano celestial. Isso pode levar os observadores a acreditar que a galáxia está realmente girando muito lentamente, fazendo com que superestimem a inclinação entre o disco e os planos celestes. Esta inclinação foi estimada a partir da forma elíptica da galáxia (ver imagem).

O novo estudo explorou essa questão crucial usando simulações MOND detalhadas de uma galáxia de disco semelhante à AGC 114905 na Universidade de Bonn por Srikanth Nagesh e inspirado por Pavel Kroupa, professor da Universidade de Bonn e da Universidade Charles em Praga. As simulações mostram que ele pode parecer um tanto elíptico mesmo quando visto de frente. Isso ocorre porque as estrelas e o gás na galáxia têm gravidade e podem se transformar em uma forma um tanto não circular. Um processo semelhante causa os braços espirais em galáxias de disco, características tão comuns que muitas vezes são chamadas de galáxias espirais.

Como resultado, a galáxia pode estar muito mais próxima da frente do que os observadores pensavam. Isso pode significar que a galáxia está girando muito mais rápido do que o relatado, removendo a tensão com a MOON.

dr Banik, principal autor do novo estudo, disse: “Nossas simulações mostram que a inclinação do AGC 114905 pode ser significativamente menor do que o relatado, o que significaria que a galáxia está realmente girando muito mais rápido do que as pessoas pensam, de acordo com as expectativas da MOON. ”

dr Hongsheng Zhao, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St Andrews, disse: “A velocidade de rotação muito baixa desta galáxia é inconsistente com a LUA e a abordagem padrão da matéria escura. Mas apenas a MOND pode contornar essa aparente contradição.”

O novo estudo também argumenta que é improvável que um efeito semelhante de “inclinação falsa” ocorra com a abordagem padrão da matéria escura, uma vez que a galáxia é dominada pelo halo suave da matéria escura. As estrelas e o gás contribuem pouco para a gravidade, de modo que o disco não é “autogravidade”.

Isso significa que provavelmente parece muito circular quando visto de frente, conforme confirmado por simulações realizadas por outro grupo (Sellwood & Sanders, 2022). Como resultado, a elipticidade observada deve ser devido a uma inclinação significativa entre o disco e os planos celestes. A velocidade de rotação seria então muito pequena, o que significa que a galáxia tem muito pouca matéria escura. Nesta estrutura, não é possível que uma galáxia anã isolada tenha uma quantidade tão pequena de matéria escura, dada a quantidade de massa que ela tem em estrelas e gás.

Pavel Kroupa, professor da Universidade de Bonn e da Universidade Charles em Praga, disse sobre o contexto mais amplo desses resultados: “Embora o MOND funcione bem nos testes realizados até agora, a abordagem padrão causa problemas muito sérios em todas as escalas, começando com galáxias como AGC 114905 a escalas cosmológicas encontradas por muitas equipes independentes.”

Referência: “Inclinações superestimadas das galáxias do Disco de Milgromian: o caso da galáxia ultradifusa AGC 114905” por Indranil Banik, Srikanth T. Nagesh, Hosein Haghi, Pavel Kroupa e Hongsheng Zhao, 19 de abril de 2022, Boletins Mensais da Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac1073

By Gabriel Ana

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