Международная группа ученых нашла подтверждение альтернативной теории гравитации, которая не имеет существенной поддержки среди астрономов и физиков. Согласно этой модели, галактики не обладают гало темной материи, влияющей на скорости звезд во внешних областях. Заметка исследователей опубликована в журнале Nature.
Согласно ньютоновской теории гравитации, скорость внешних областей галактик должна снижаться по мере удаленности от центра аналогично тому, как орбитальная скорость планет становится меньше с увеличением расстояния от Солнца. Однако в начале 80-х годов XX века астрономы выяснили, что звезды на периферии галактик имеют ту же скорость, что и звезды во внутренних областях. Общепринятая гипотеза объясняет этот парадокс существованием гало темной материи, которое окутывает галактику и разгоняет внешние области. Однако в 1983 году израильский физик Мордехай Милгром (Mordehai Milgrom) предложил внести поправки в ньютоновскую теорию гравитации, согласно которым получалось, что скорость звезд на круговых орбитах не зависит от их удаленности от центра галактики. Его гипотезу стали называть модифицированной ньютоновской динамикой (MOND).
В марте 2018 года в журнале Nature была опубликована статья с результатами наблюдения неправильной карликовой галактики NGC1052–DF2, в которой отсутствовала темная материя. Ученые измерили скорость 10 объектов, находящихся в различных регионах галактики, и выяснили, что наблюдаемая дисперсия (разброс вокруг среднего значения) скоростей звезд NGC1052–DF2, почти в два раза ниже значения, рассчитанного в рамках MOND и равного приблизительно 20 километрам в секунду.
В новой работе физики оспорили выводы своих коллег, аргументируя тем, что NGC1052–DF2 не является изолированной галактикой и испытывает на себе гравитационное влияние со стороны своих соседей. Поблизости от нее, в 80 килопарсеках, находится яркая эллиптическая галактика NGC1052 (обе звездные системы удалены от Земли на 20 мегапарсеков). Таким образом, считают исследователи, при расчетах в рамках MOND необходимо учитывать ускорение звезд под влиянием внешних гравитационных сил.
Ученые рассчитали дисперсию скоростей (σ) для NGC1052–DF2, используя метод расчета результирующей гравитационной силы для N тел. Оказалось, что влияние NGC1052 уменьшает дисперсию для MOND до 15 километров в секунду, приближая ее к наблюдаемым значениям. При этом разница между теоретической и измеренной σ составила около двух стандартных отклонений и являлась статистически незначимой. Таким образом, заключают исследователи, наблюдения не противоречат динамике Милгрома.