由圣安德魯斯大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院的Indranil Banik博士領(lǐng)導(dǎo)的研究揭示了一個(gè)矮星系中氣體預(yù)測(cè)中的的高旋轉(zhuǎn)速度，這與之前被推翻的理論即米爾格羅姆動(dòng)力學(xué)（MOND）相一致。早先對(duì)矮星系A(chǔ)GC 114905的氣體旋轉(zhuǎn)速度的研究（Mancera Pina等研究人員）發(fā)現(xiàn)氣體的旋轉(zhuǎn)速度非常緩慢，因此聲稱MOND理論已經(jīng)破產(chǎn)。
這種理論對(duì)于理解我們的宇宙至關(guān)重要，因?yàn)楦鶕?jù)已知的物理學(xué)，由于星系的旋轉(zhuǎn)速度非?？?，它們?cè)陔x心力的作用下應(yīng)該飛散出去。MOND是廣義相對(duì)論的一個(gè)有爭(zhēng)議的替代方案，廣義相對(duì)論是普遍存在的由愛因斯坦啟發(fā)的對(duì)重力現(xiàn)象的理解。然而，廣義相對(duì)論的理論需要暗物質(zhì)將星系固定在一起，而MOND則不需要暗物質(zhì)。
由于盡管經(jīng)過幾十年非常敏感的搜索，暗物質(zhì)從未被探測(cè)到，所以人們提出了各種理論來替代解釋是什么將星系固定在一起。關(guān)于哪種理論是正確的爭(zhēng)論很激烈。Mancera Pina等人的研究中報(bào)告的非常低的旋轉(zhuǎn)速度與廣義相對(duì)論所支配的具有大量暗物質(zhì)的宇宙中的預(yù)測(cè)不一致。
Banik博士的研究小組認(rèn)為，如果高估了星系的傾角，MOND引力理論中預(yù)測(cè)的高旋轉(zhuǎn)速度與觀測(cè)結(jié)果一致。
遠(yuǎn)處星系中恒星和氣體的旋轉(zhuǎn)無法直接測(cè)量。只有沿視線的部分可以從精確的光譜測(cè)量中得知。如果星系幾乎是面對(duì)面地觀看，那么它大部分會(huì)在天空的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這可能會(huì)誤導(dǎo)觀察者，使他們認(rèn)為星系實(shí)際上旋轉(zhuǎn)得很慢，這就需要他們高估盤面和天空平面之間的傾角。這個(gè)傾角是根據(jù)星系的橢圓度來估計(jì)的（見圖片）。
這項(xiàng)新的研究利用Srikanth Nagesh在波恩大學(xué)對(duì)一個(gè)類似于AGC 114905的圓盤星系進(jìn)行詳細(xì)的MOND模擬，并在波恩大學(xué)和布拉格查爾斯大學(xué)教授Pavel Kroupa的指導(dǎo)下探討了這個(gè)關(guān)鍵問題。模擬結(jié)果顯示，即使在正面觀察時(shí)，它也會(huì)顯得有些橢圓。這是因?yàn)樾窍抵械暮阈呛蜌怏w具有引力，可以將自己拉成一個(gè)有點(diǎn)非圓形的形狀。一個(gè)類似的過程導(dǎo)致了盤狀星系中出現(xiàn)旋臂，這些特征非常普遍，所以這些星系通常被稱為螺旋星系。
因此，該星系可能比觀察者想象的要接近”面朝大海”。這可能意味著該星系的旋轉(zhuǎn)速度比報(bào)告的要快得多，從而消除了與MOND的矛盾。
這項(xiàng)新研究的主要作者Banik博士說。”我們的模擬顯示，AGC 114905的傾角可能比報(bào)道的要小得多，這將意味著該星系實(shí)際上比人們想象的要快得多，與MOND的預(yù)期一致。”
圣安德魯斯大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院的趙紅生博士說。”這個(gè)星系非常低的報(bào)告旋轉(zhuǎn)速度與MOND和有暗物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)方法都不一致。但只有MOND能夠繞過這個(gè)明顯的矛盾”。
研究還認(rèn)為，在標(biāo)準(zhǔn)暗物質(zhì)方法中不太可能出現(xiàn)類似的’假傾斜’效應(yīng)，因?yàn)樵撔窍凳怯晒饣陌滴镔|(zhì)光環(huán)主導(dǎo)的。恒星和氣體對(duì)引力的貢獻(xiàn)很小，所以圓盤沒有’自我引力’。
這意味著如果從正面看，它很可能看起來是非常圓的，這一點(diǎn)被另一個(gè)小組進(jìn)行的模擬所證實(shí)（Sellwood & Sanders, 2022）。因此，觀察到的橢圓度必須是由于圓盤和天空平面之間的巨大傾斜造成的。然后，旋轉(zhuǎn)速度會(huì)非常小，這意味著該星系的暗物質(zhì)非常少?？紤]到一個(gè)孤立的矮星系在恒星和氣體中的質(zhì)量有多大，在這個(gè)框架內(nèi)不可能有這么少的暗物質(zhì)。
波恩大學(xué)和布拉格查爾斯大學(xué)的教授Pavel Kroupa在談到這些結(jié)果的更廣泛背景時(shí)說。”雖然MOND在迄今為止進(jìn)行的測(cè)試中效果很好，但標(biāo)準(zhǔn)方法在從AGC 114905這樣的矮小星系一直到宇宙學(xué)尺度的所有尺度上都會(huì)造成非常嚴(yán)重的問題，許多獨(dú)立團(tuán)隊(duì)都發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。”
