Een internationale groep wetenschappers, inclusief Case Western Reserve University Astronomy Chair Stacy McGaugh, heeft onderzoek gepubliceerd waarin wordt beweerd dat een rivaliserend idee van de populaire donkere-materiehypothese nauwkeuriger een galactisch fenomeen voorspelt dat de klassieke regels van de zwaartekracht lijkt te tarten.

Dit is aanzienlijk, de astrofysici zeggen, omdat het verder de hypothese bevestigt - gemodificeerde Newtoniaanse dynamiek (MOND) genoemd, of "gemodificeerde zwaartekracht" - als een haalbare verklaring voor een kosmologisch dilemma:dat sterrenstelsels de lang aanvaarde regels van zwaartekracht lijken te doorbreken die aan het eind van de 17e eeuw tot Sir Isaac Newton werden herleid.

Het mysterie:decennia lang we hebben meer zwaartekracht in de ruimte gemeten dan we denken dat we zouden moeten hebben - dat er niet genoeg zichtbare of bekende materie is om dit allemaal te verklaren.

Dus, Voorstanders van donkere materie theoretiseren dat het grootste deel van het bekende universum eigenlijk is gemaakt van materiaal dat geen interactie heeft met licht, waardoor het onzichtbaar en ondetecteerbaar is, maar dat dit materiaal verantwoordelijk is voor een groot deel van de zwaartekracht tussen sterrenstelsels. Het is al bijna 50 jaar de heersende theorie.

MOND-theorie, een tegenverklaring geïntroduceerd door natuurkundige Mordehai Milgrom van het Weizmann Institute (Israël) in de vroege jaren tachtig, zegt dat deze zwaartekracht bestaat omdat de regels van de zwaartekracht enigszins zijn gewijzigd.

In plaats van de overmatige zwaartekracht toe te schrijven aan een onzichtbare, niet-detecteerbare donkere materie, MOND suggereert dat de zwaartekracht bij lage versnellingen sterker is dan zou worden voorspeld door een puur Newtoniaanse kennis.

In aanvulling, MOND deed een gewaagde voorspelling:de interne bewegingen van een object in de kosmos zouden niet alleen afhankelijk moeten zijn van de massa van het object zelf, maar ook de aantrekkingskracht van alle andere massa's in het universum - het zogenaamde 'externe veldeffect' (EFE).

Milgrom zei dat de bevindingen, indien krachtig bevestigd, zou "het rokende wapen zijn dat bewijst dat sterrenstelsels worden bestuurd door gewijzigde dynamiek in plaats van te gehoorzamen aan de wetten van Newton en van de algemene relativiteitstheorie."

150 sterrenstelsels getest op EFE

McGaugh en zijn medewerkers, onder leiding van Kyu-Hyun Chae, van de Sejong-universiteit in Zuid-Korea, zeggen dat ze deze EFE hebben gedetecteerd in meer dan 150 bestudeerde sterrenstelsels.

Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

"Het externe veldeffect is een unieke signatuur van MOND die niet voorkomt in de zwaartekracht van Newton-Einstein, " zei McGaugh. "Dit heeft in de conventionele theorie geen analogie met donkere materie. Detectie van dit effect is een echte head-scratcher."

Het team van zes astrofysici en astronomen bestaat uit hoofdauteur Chae en andere medewerkers uit het Verenigd Koninkrijk, Italië en de Verenigde Staten.

"Ik heb gewerkt met de hypothese dat donkere materie bestaat, dus dit resultaat verbaasde me echt, "Zei Chae. "Aanvankelijk, Ik aarzelde om onze eigen resultaten in het voordeel van MOND te interpreteren. Maar nu kan ik niet ontkennen dat de resultaten zoals ze er nu voor staan ​​duidelijk MOND ondersteunen in plaats van de donkere-materiehypothese."

Roterende sterrenstelsels analyseren

De groep analyseerde als onderdeel van hun onderzoek 153 rotatiecurven van schijfsterrenstelsels. De sterrenstelsels zijn geselecteerd uit de Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC) database, gemaakt door een andere medewerker, Federico Lelli, tijdens zijn postdoctorale studie aan Case Western Reserve, McGaugh en co-auteur James Schombert, van de Universiteit van Oregon.

Naast Chae, McGaugh, Lelli en Schombert, de auteurs van het onderzoek waren Pengfei Li van Case Western Reserve en Harry Desmond van de Universiteit van Oxford.

De wetenschappers zeiden dat ze de EFE hebben afgeleid door te observeren dat sterrenstelsels in sterke externe velden vaker vertraagden (of afnemende rotatiecurven vertoonden) dan sterrenstelsels in zwakkere externe velden - zoals alleen door MOND voorspeld.

Lelli zei dat hij aanvankelijk sceptisch was over de resultaten "omdat het externe veldeffect op rotatiecurven naar verwachting erg klein zal zijn. We hebben maandenlang verschillende systematiek gecontroleerd. het werd duidelijk dat we een echte, solide detectie."

McGaugh zei dat scepsis deel uitmaakt van het wetenschappelijke proces en begrijpt de onwil van veel wetenschappers om MOND als een mogelijkheid te beschouwen.

"Ik kwam uit dezelfde plaats als die in de donkere materie gemeenschap, ' zei hij. 'Het doet pijn om te denken dat we het zo mis hebben. Maar Milgrom voorspelde dit meer dan 30 jaar geleden met MOND. Geen enkele andere theorie anticipeerde op het waargenomen gedrag."