Hoewel deeltjestheorieën momenteel de meest favoriete verklaringen zijn voor donkere materie, natuurkundigen zijn er nog steeds niet in geslaagd donkere materiedeeltjes te detecteren op manieren die deze theorieën zouden bevestigen of tegenspreken. Sommige theoretici hebben dus nieuwe zwaartekrachttheorieën onderzocht die het bestaan ​​van dit ongrijpbare type materie duidelijk verklaren en verklaren. Om de behoefte aan donkere materie te ondervangen, echter, deze theorieën moeten worden afgestemd op de tot dusver verzamelde kosmologische waarnemingen.

Twee onderzoekers van het Jet Propulsion Laboratory (JPL) en Princeton University hebben onlangs een onderzoek uitgevoerd om beter te begrijpen op welke punten alternatieve zwaartekrachttheorieën zich moeten richten om het bestaan ​​van donkere materie in het universum effectief te ondersteunen. hun papier, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , schetst een reeks beperkingen die zouden kunnen helpen om de potentiële validiteit van alternatieve zwaartekrachttheorieën te bepalen.

Het standaard kosmologische paradigma, CDM, legt uit hoe het huidige universum zich heeft ontwikkeld vanuit kosmische microgolfachtergrond (CMB), in wezen een 'beeld' schetsen van de ontwikkeling van het universum vanaf het begin tot vandaag. De evolutie van de structuur van de CMB tot sterrenstelsels en de huidige kosmische webstructuur zou kunnen worden gerechtvaardigd door het bestaan ​​van koude donkere materie (CDM).

"We wilden zien of we de CMB-gegevens en de melkweggegevens die vandaag beschikbaar zijn, kunnen gebruiken om beperkingen op te leggen aan hoe een alternatieve zwaartekrachttheorie zich zou moeten gedragen als het donkere materie zou verklaren, "Kris Pardo, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org. "In principe, als het eigenlijk een alternatieve zwaartekracht is die verantwoordelijk is voor donkere materie, dan zou het precies moeten kunnen verklaren hoe normale materie evolueert van de CMB naar vandaag."

Het kernidee achter het onderzoek van Pardo en zijn collega David N. Spergel is al door andere onderzoekers onderzocht, onder meer door Scott Dodelson van het Kavli Institute for Cosmological Physics in een paper gepubliceerd in 2011. Niettemin, Pardo en Spergel waren de eersten die de functie die dit idee samenvatte, daadwerkelijk berekenden.

"We toonden aan dat elke theorie die donkere materie probeert te verklaren door de zwaartekracht te veranderen (in plaats van door een nieuw deeltje te hebben) een zeer unieke vorm zou moeten hebben, ' legde Pardo uit. 'In feite, deze vorm zou zo uniek zijn dat het waarschijnlijk zou leiden tot behoorlijk gekke bewegingen van sterrenstelsels bij ons in de buurt, waarvoor we geen bewijs zien. Dus de eenvoudigste verklaring voor donkere materie is nog steeds dat het een deeltje is."

De recente studie van Pardo en Spergel stelde nieuwe beperkingen aan de specifieke eigenschappen die alternatieve zwaartekrachttheorieën zouden moeten hebben om het bestaan ​​van donkere materie te ondersteunen. interessant, de onderzoekers ontdekten dat geen van de tot nu toe voorgestelde zwaartekrachttheorieën aan deze beperkingen voldoet, wat suggereert dat als donkere materie kan worden verklaard door zulke theorieën, een geldige theorie is nog niet ontwikkeld. In de toekomst, hun werk zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van alternatieve zwaartekrachttheorieën die meer zijn afgestemd op kosmologische waarnemingen.

"In onze studie gingen we ervan uit dat de alternatieve zwaartekrachttheorie 'lineair, '" zei Pardo. "We kijken nu hoe we dit kunnen uitbreiden naar niet-lineaire theorieën."

© 2020 Wetenschap X Netwerk