Yeni Galaksi Dönüş Ölçümlerinin Ardından Modifiye Yerçekimi Karanlık Madde İçin Öncü Açıklama Olarak Ortaya Çıkıyor
Karanlık madde standart kozmolojik modelin merkezi bir parçası olmasına rağmen, sorunları da yok değil. Bu maddeyle ilgili gizemler devam ediyor, en önemlisi de bilim insanlarının bu maddeye dair doğrudan bir parçacık kanıtı bulamamış olmaları. Çok sayıda araştırmaya rağmen, karanlık madde parçacıklarını henüz tespit edemedik. Bu yüzden bazı gökbilimciler Modifiye Newton Dinamiği (MoND) ya da modifiye yerçekimi modeli gibi bir alternatifi tercih ediyor. Galaktik rotasyon üzerine yapılan yeni bir çalışma da bu görüşü destekliyor gibi görünüyor.
MoND fikri galaktik dönüşten esinlenmiştir. Bir galaksideki görünür maddenin çoğu ortada kümelenmiştir, bu nedenle merkeze daha yakın yıldızların, güneş sistemimizdeki gezegenlere benzer şekilde, daha uzaktaki yıldızlardan daha hızlı yörünge hızlarına sahip olmasını beklersiniz. Bir galaksideki yıldızların hepsinin yaklaşık aynı hızda döndüğünü gözlemliyoruz. Dönme eğrisi düşmek yerine esasen düzdür. Karanlık madde çözümü galaksilerin görünmez maddeden oluşan bir haleyle çevrili olduğu yönündedir, ancak 1983 yılında Mordehai Milgrom yerçekimi modelimizin yanlış olması gerektiğini savunmuştur.
Tipik Spiral Galaksi M33’ün Dönüş Eğrisi
Tipik spiral galaksi M33’ün dönüş eğrisi (hata çubuklarıyla birlikte sarı ve mavi noktalar) ve görünür maddenin dağılımından tahmin edilen eğri (beyaz çizgi). İki eğri arasındaki tutarsızlık, galaksiyi çevreleyen bir karanlık madde halesi eklenerek açıklanmaktadır.
Yıldızlararası mesafelerde, yıldızlar arasındaki kütleçekimsel çekim esasen Newtoncudur. Dolayısıyla Milgrom genel göreliliği değiştirmek yerine Newton‘un Evrensel Çekim Yasası’nı değiştirmeyi önermiştir. Çekim kuvvetinin saf bir ters kare ilişkisi olmasından ziyade, yerçekiminin mesafeden bağımsız olarak küçük bir kalıntı çekime sahip olduğunu savundu. Bu kalıntı bir gee’nin sadece 10 trilyonda biri kadardır, ancak galaktik dönüş eğrilerini açıklamak için yeterlidir.
Elbette Newton‘un kütleçekimine küçük bir terim eklemek, Einstein’ın denklemlerini de değiştirmeniz gerektiği anlamına gelir. Bu yüzden MoND, A Quadradic Lagrangian anlamına gelen AQUAL gibi çeşitli şekillerde genelleştirilmiştir. Hem AQUAL hem de standart LCDM modeli gözlemlenen galaktik dönüş eğrilerini açıklayabilir, ancak bazı ince farklılıklar vardır.
İç ve Dış Yıldız Hareketleri Arasında Kayma
İç ve dış yıldız hareketleri arasında ölçülen kayma. Kredi: Kyu-Hyun Chae
İşte bu noktada yeni bir çalışma devreye giriyor. AQUAL ve LCDM arasındaki bir fark, iç yörüngedeki yıldızlarla dış yörüngedeki yıldızların dönüş hızlarıdır. LCDM için, her ikisi de madde dağılımı tarafından yönetilmelidir, bu nedenle eğri düzgün olmalıdır. AQUAL, teorinin dinamikleri nedeniyle eğride küçük bir bükülme öngörüyor. Tek bir galakside ölçmek için çok küçüktür, ancak istatistiksel olarak, iç ve dış hız dağılımları arasında küçük bir kayma olmalıdır. Bu yüzden bu makalenin yazarı, Spitzer Fotometri ve Doğru Dönüş Eğrileri (SPARC) veritabanında gözlemlenen 152 galaksinin yüksek çözünürlüklü hız eğrilerine baktı. AQUAL ile uyumlu bir kayma buldu. Veriler, standart karanlık madde kozmolojisi yerine değiştirilmiş yerçekimini destekliyor gibi görünüyor.
Sonuç heyecan verici, ancak karanlık maddeyi kesin olarak ortadan kaldırmıyor. AQUAL modelinin, galaksiler tarafından gözlemlenen kütleçekimsel mercekleme ile uyuşmazlığı gibi kendi sorunları vardır. Ancak bu, bazı gökbilimcilerin “Vive le MoND!” diye tezahürat yapmasına neden olan mazlum teori için bir zaferdir.
Referans: Kyu-Hyun Chae, “Galaktik Dönüş Eğrilerinin İç ve Dış Kısımları ile Karanlık Madde, Değiştirilmiş Yerçekimi ve Değiştirilmiş Eylemsizliği Ayırt Etmek”, 12 Aralık 2022, The Astrophysical Journal.
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı scitechdaily.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
