Naukowcy badający karłowatą galaktykę satelitarną mówią: "Może Newton się mylił"
Dwa nowe projekty badawcze prowadzone przez naukowców z Niemiec, Austrii i Australii stawiają pod znakiem zapytania nasze rozumienie fizyki rządzącej ciążeniem. Odkrycia, o których napisano w czasopismach Astrophysical Journal oraz Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, opierają się na badaniu karłowatych galaktyk satelitarnych lub mniejszych galaktyk znajdujących się "u wybrzeży" naszej ogromnej, spiralnej Drogi Mlecznej. Klasyczna teoria grawitacji Newtona, opublikowana w 1687 r., doskonale się sprawdza w wyjaśnianiu skutków grawitacji na Ziemi, takich jak upadek jabłka z drzewa. "Mimo iż jego teoria opisuje rzeczywiście skutki grawitacji na Ziemi, rzeczy, które możemy zobaczyć i zmierzyć - wyjaśnia profesor Pavel Kroupa z Instytutu Astronomii im. Argelandera przy Uniwersytecie w Bonn w Niemczech - nie można wykluczyć, że zupełnie nie pojęliśmy rzeczywistej fizyki stojącej za siłą ciężkości." Teoria Newtona jest kwestionowana przez wielu współczesnych kosmologów, których rywalizujące teorie grawitacji dążą do wyjaśnienia wielu rozbieżności między rzeczywistymi pomiarami zjawisk astronomicznych a przewidywaniami opartymi na modelach teoretycznych. Wiele uwagi w ostatnich latach zyskała koncepcja, że to "ciemna materia" może być powodem tych niespójności. Jednakże przeprowadzanie dowodu na jej istnienie jest na etapie początkowym. W ramach ostatnich badań profesor Kroupa wraz z kolegami zbadał "karłowate galaktyki satelitarne", których setki istnieją - zgodnie z modelami teoretycznymi - wokół większości głównych galaktyk, w tym Drogi Mlecznej. Przypuszcza się, że niektóre z mniejszych galaktyk mają zaledwie kilka tysięcy gwiazd (dla porównania ocenia się, że Droga Mleczna posiada ich ponad 200 miliardów). Niemniej do dnia dzisiejszego zaobserwowano zaledwie 30 karłowatych galaktyk satelitarnych wokół Drogi Mlecznej. Taką rozbieżność przypisuje się powszechnie temu, że galaktyki te mają niewiele gwiazd, co sprawia, że są zbyt ciemne, aby można je było zauważyć z tak dużej odległości. Ich szczegółowe badania przyniosły jednak pewne zaskakujące wyniki. "Po pierwsze jest coś nietypowego w ich rozmieszczeniu" - powiedział profesor Kroupa. "Satelity powinny być równomiernie rozłożone wokół galaktyki matki, a my zaobserwowaliśmy co innego." Naukowcy stwierdzili, że wszystkie "klasyczne satelity" Drogi Mlecznej (11 najjaśniejszych karłowatych galaktyk) są zlokalizowane mniej więcej w tej samej płaszczyźnie, tworząc rodzaj tarczy. Zauważyli również, że większość z 11 galaktyk obraca się w tym samym kierunku wokół Drogi Mlecznej, w dużej mierze w ten sam sposób, co planety wokół Słońca. Fizycy wyjaśniają to zjawisko faktem, że satelity musiały powstać w wyniku kolizji młodszych galaktyk. "Fragmenty powstałe w wyniku takiego zdarzenia mogą tworzyć obracające się karłowate galaktyki" - wyjaśnił dr Manuel Metz, również z Instytutu Astronomii im. Argelandera. Jednak, jak dodał, "teoretyczne obliczenia mówią nam, że utworzone satelity nie mogą zawierać żadnej ciemnej materii". Obliczenia przeczą innej obserwacji zespołu. "Zaobserwowane przez nas gwiazdy w satelitach poruszają się znacznie szybciej niż przewiduje prawo grawitacji. Jeżeli klasyczna fizyka sprawdza się, to można to przypisać tylko obecności ciemnej materii" - stwierdził dr Metz. Ta zagadka wskazuje, że pewne fundamentalne zasady fizyki mogły być do tej pory nieprawidłowo rozumiane. "Jednym wyjściem byłoby odrzucenie klasycznej teorii grawitacji Newtona" - powiedział profesor Kroupa. "Żyjemy prawdopodobnie we wszechświecie nienewtonowskim. Jeżeli to prawda, to nasze obserwacje można wytłumaczyć bez ciemnej materii." Do tej pory teoria grawitacji Newtona została jedynie trzykrotnie zmodyfikowana: aby uwzględnić skutki wysokich prędkości (szczególna teoria względności), bliskość dużych mas (ogólna teoria względności) oraz skale podatomowe (mechanika kwantowa). Obecnie poważne niespójności w danych na temat galaktyk satelitarnych wspierają pogląd, że w kosmosie należy przyjąć "zmodyfikowaną dynamikę newtonowską" (MOND). Teoria MOND, zaproponowana po raz pierwszy w 1981 r., modyfikuje drugie prawo dynamiki Newtona, aby wyjaśnić kwestię obracania się galaktyk (fakt, że wszystkie galaktyki obracają się z jednakową prędkością, co przeczy przewidywaniom Newtona, wedle których obiekty będące "dalej na zewnątrz" powinny poruszać się z mniejszymi prędkościami). Nowe odkrycia mają dalekosiężne implikacje dla podstaw fizyki oraz teorii kosmologicznych. Zdaniem astrofizyka Boba Sandersa z Uniwersytetu w Groningen w Holandii, "Autorzy artykułu przedstawiają solidny argument. Ich wynik jest całkowicie spójny z oczekiwaniami zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej, ale zupełnie przeciwstawny przewidywaniom hipotezy o ciemnej materii. Rzadko kiedy obserwacje dają tak jednoznaczny wynik."
Kraje
Austria, Australia, Niemcy