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)的研究揭示了一個矮星系中氣體預(yù)測中的的高旋轉(zhuǎn)速度，這與之前被推翻的理論即米爾格羅姆動力學(xué)（MOND）相一致。早先對矮星系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)。

這種理論對于理解我們的宇宙至關(guān)重要，因為根據(jù)已知的物理學(xué)，由于星系的旋轉(zhuǎn)速度非?？?，它們在離心力的作用下應(yīng)該飛散出去。MOND是廣義相對論的一個有爭議的替代方案，廣義相對論是普遍存在的由愛因斯坦啟發(fā)的對重力現(xiàn)象的理解。然而，廣義相對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論很激烈。Mancera Pina等人的研究中報告的非常低的旋轉(zhuǎn)速度與廣義相對論所支配的具有大量暗物質(zhì)的宇宙中的預(yù)測不一致。

Banik博士的研究小組認為，如果高估了星系的傾角，MOND引力理論中預(yù)測的高旋轉(zhuǎn)速度與觀測結(jié)果一致。

遠處星系中恒星和氣體的旋轉(zhuǎn)無法直接測量。只有沿視線的部分可以從精確的光譜測量中得知。如果星系幾乎是面對面地觀看，那么它大部分會在天空的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這可能會誤導(dǎo)觀察者，使他們認為星系實際上旋轉(zhuǎn)得很慢，這就需要他們高估盤面和天空平面之間的傾角。這個傾角是根據(jù)星系的橢圓度來估計的（見圖片）。

這項新的研究利用Srikanth Nagesh在波恩大學(xué)對一個類似于AGC 114905的圓盤星系進行詳細的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)下探討了這個關(guān)鍵問題。模擬結(jié)果顯示，即使在正面觀察時，它也會顯得有些橢圓。這是因為星系中的恒星和氣體具有引力，可以將自己拉成一個有點非圓形的形狀。一個類似的過程導(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)速度比報告的要快得多，從而消除了與MOND的矛盾。

這項新研究的主要作者Banik博士說。”我們的模擬顯示，AGC 114905的傾角可能比報道的要小得多，這將意味著該星系實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。”這個星系非常低的報告旋轉(zhuǎn)速度與MOND和有暗物質(zhì)的標準方法都不一致。但只有MOND能夠繞過這個明顯的矛盾”。

研究還認為，在標準暗物質(zhì)方法中不太可能出現(xiàn)類似的’假傾斜’效應(yīng)，因為該星系是由光滑的暗物質(zhì)光環(huán)主導(dǎo)的。恒星和氣體對引力的貢獻很小，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，這一點被另一個小組進行的模擬所證實（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)速度會非常小，這意味著該星系的暗物質(zhì)非常少?？紤]到一個孤立的矮星系在恒星和氣體中的質(zhì)量有多大，在這個框架內(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)果的更廣泛背景時說。”雖然MOND在迄今為止進行的測試中效果很好，但標準方法在從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造成非常嚴重的問題，許多獨立團隊都發(fā)現(xiàn)了這一點。”