Elliptiske galakser kaster nyt lys på mørkt stof

I 1930'erne, det blev først bemærket, at dynamikken i astrofysiske objekter (galakser, galaksehobe og selve universet) krævede en usynlig og ukendt form for masse, nu kendt som mørkt stof. Stærke masseforskelle i spiralgalakser målt i 1970'erne gav ny vægt til begrebet mørkt stof og motiverede fysikere til at foreslå en række partikelkandidater for mørkt stof.

I løbet af de 50 år siden, intense verdensomspændende kampagner for at opdage, direkte eller indirekte, mørkt stof partikler har ikke haft succes. Da problemet med mørkt stof i øjeblikket er "tabt i mørket, "Der er opstået andre tankegange, som tyder på, at i stedet for at lede efter manglende "fantom"-stof, vi bør i stedet ændre vores forståelse af dynamik eller tyngdekraft. Disse er den såkaldte modificerede Newtonske dynamik (MOND) eller modificeret tyngdekraft (MOG) tilgange.

Keplers empiriske love for, hvordan planeter kredser om solen, opdaget for omkring 400 år siden, førte til udviklingen af ​​Newtons teori om dynamik og tyngdekraft kort derefter. Med denne historiske lektion i tankerne, nogle astronomer har spurgt, om Kepler-lignende love for stjernernes bevægelser i galakser kan have et afgørende fingerpeg om at løse gåden med mørkt stof. Tidligere arbejde har studeret stjerner i spiralgalakser, hvor gravitationsaccelerationen typisk er 100 milliarder til 1 billion gange mindre end på Jorden.

Astrofysikere Kyu-Hyun Chae fra Sejong University, Sydkorea, og Mariangela Bernardi og Ravi K. Sheth fra University of Pennsylvania, USA, viste, at forskelligt mørkt stof, MOND eller MOG scenarier, faktisk lave divergerende forudsigelser ved 10 til 100 gange højere accelerationer, og påpegede, at massive elliptiske galakser var fremragende laboratorier til denne test.

Korea-USA-samarbejdet udvalgte omhyggeligt næsten sfæriske galakser fra Sloan Digital Sky Survey og ATLAS3D-undersøgelsen og viste, at de faktisk var i stand til at udlede en accelerationsrelation (en muligvis Kepler-lignende lov) mellem baryoner (normalt stof) og mørke eller fantomer. stof. Selvom selve MOND-rammen, som M. Milgrom foreslog for mere end 30 år siden, ikke er udelukket af deres nye accelerationsforhold, en række nyere teorier er. Dermed, deres forhold begrænser markant rummet af mulige ændringer af dynamik eller tyngdekraft og belyser retningerne for fremtidig forskning, der er mere tilbøjelige til at kaste nyt lys over mørkt stof, og hvordan det er relateret til baryoner.