謎の暗黒物質の存在をめぐる長い間くすぶっている確執が熱くなっています。何十年もの間、宇宙の物質の 85% を占めると考えられている暗黒物質は、私たちのいる天の川のような渦巻銀河の運動の普遍的なパターンを説明できないと数人の科学者が主張してきました。代わりに、彼らはニュートンの運動の法則を修正することを提案しています。現在、有力な理論家は、最終的に暗黒物質がこのパターンを説明できると主張しており、競合する理論である修正ニュートン力学 (MOND) の下でペグをノックアウトする可能性があります。
「これは、なぜこの種の関係が存在するのかについて、暗黒物質の文脈で私が見た中で最も説得力のある論文です。新しい論文は、オハイオ州クリーブランドにあるケース ウェスタン リザーブ大学の天文学者であるステイシー マクゴーによって最近提出された MOND の洗練された事例に反論しようとしています。しかし、MOND 解釈の主要な支持者である McGaugh は、理論家が「問題を解決するどころか、真剣に取り組んでいると私に納得させるまでには、長い道のりがある」と述べています。
1960 年代、故ヴェラ・ルービンを含む天文学者は、最初に渦巻銀河を循環する星を追跡しました。彼らは、冥王星が地球よりもゆっくりと太陽を周回するのと同じように、星の速度が銀河の中心部から離れるにつれて遅くなると予想していました。代わりに、外側の星の速度は高いままであり、目に見えない暗黒物質が宇宙への飛行を妨げるために必要な余分な重力を提供していたことを示唆しています.現在、宇宙論の標準モデルは、暗黒物質の広大な雲または光輪の中で銀河が形成されると仮定しています。
しかし、暗黒物質が直接検出されたことはなく、1983 年、イスラエルのレホボトにあるワイツマン科学研究所の物理学者である Mordehai Milgrom は、代わりにニュートンの有名な運動の第 2 法則を微調整することを提案しました。 .星が銀河の周りを回ると、重力によって中心に向かって加速されます。ミルグロムは、銀河の周辺部のように、加速度が低いしきい値を下回ると、ニュートンの法則が変化して、同じ力に対してより大きな加速度が得られると推測しました。これにより、暗黒物質とその余分な重力なしで、外側の星がより速く循環できるようになります.
多くの研究者は MOND をその場しのぎだと片付けているが、McGaugh はそれ以上のものがあると長い間主張してきた. 2016 年 11 月の Physical Review Letters で、彼と 2 人の同僚は 153 の渦巻銀河を分析し、驚くべき普遍的な傾向を示しました。彼らは、銀河では、星の速度、つまり内向きの加速度が、星とガスの分布のみから予測できることを発見しました。通常の物質と暗黒物質は独立して分布しているはずなので、これを暗黒物質で説明するのは難しい、と McGaugh は言う。しかし、MOND の奇妙な規則によって適用される通常の物質の引力が、作用している唯一の力であるという考えに適合します。緊密な関係は「MOND を叫ぶだけです」と彼は言います。
しかし、カナダのビクトリア大学の理論家であるJulio Navarroとその同僚は、McGaughの発見は実際には暗黒物質と一致していると述べています。彼らは、暗黒物質のハローは希薄であると考えられているため、それだけでは MOND 閾値を超える星の動きを説明するのに十分な重力を提供できないことに注意しています。したがって、恒星の加速度がそのレベルを超える場所はどこでも、必然的にほとんどが目に見える物質に由来します。それが McGaugh の関係の半分を説明している、と研究者は Royal Astronomical Society の月次通知 に提出された論文で報告しています。 .
小さな銀河では、MOND が作動すると考えられる低速および加速では、暗黒物質の引力が支配的であるはずです。したがって、星の運動は通常の物質とは無相関であると考える人もいるかもしれません。しかし、ナバロは、銀河進化のモデルは、暗黒物質のハローのサイズが、その中で形成される銀河のサイズと相関していることを示していると主張している.その規則性により、通常の物質から総引力を予測できるようになる、と彼は言います。
この議論に説得力があると考える人でさえ、その主張を完全に決定づけるものではないと言います。 Navarro と同僚は、シミュレートされた 4 つの銀河からのデータをプロットしたところ、それらは McGaugh の普遍曲線に近くなりましたが、厳密には一致していませんでした、と Bullock は言います。 「私たちはまだそこにいません。」暗黒物質と通常の物質の間の巧妙な相互作用のシミュレーションが改善されるにつれて、差異が縮小すると予測する人もいます。
科学者たちは、宇宙マイクロ波背景放射や銀河のクラスター化に見られるパターンなど、暗黒物質が説明できる他の現象を MOND が説明できないことをすでに知っています。したがって、渦巻銀河を説明するのに MOND が必要ないのであれば、その考えは最終的に消えてなくなるかもしれない、とカリフォルニア大学サンタクルーズ校の宇宙学者 Joel Primack は言う:「これが唯一の成功です。」
Primack は、McGaugh が戦いをあきらめるとは思っていません。それでも、McGaugh は実際には懐疑的であるにもかかわらず、MOND の真の信者として不当に描かれることが多いと彼は言います。 「ステイシーは自分自身を忠実な反対派だと思っていると思います」と彼は言います。 「問題を提起するのは彼の義務であり、これが彼のお気に入りです。
