Группа ученых считает, что наличие у галактик перемычек указывает на неправоту традиционной космологической модели и стандартной теории гравитации. Несмотря на корректность части этой критики, предлагаемая модификация физических теорий тоже вызывает вопросы.
Новая работа в Symmetry сосредотачивает внимание на том, что наблюдаемые типичные галактические структуры, кажется, несовместимы с наличием темной материи в галактиках. Как полагают в связи с этим авторы исследования, ее там и нет, а наблюдаемые странности во вращении галактических дисков указывают на то, что мы неправильно понимаем природу гравитации. Статья с новой стороны подходит к показу некорректности стандартной космологической модели, предлагая вместо нее разновидность МОНД — гипотезы модифицированной ньютоновской динамики, согласно которой закон всемирного тяготения просто не работает для малых ускорений.
Около полувека назад астрономы получили надежные наблюдательные данные о том, что диски галактики — и нашей тоже — ведут себя ненормально. В Солнечной системе чем дальше планета от светила, тем медленнее она следует по траектории вокруг него. Судя по известным данным об экзопланетах, так же дело обстоит в других планетных системах. А вот в галактиках вместо этого скорость вращения звезд в краях галактических дисков (относительно галактических центров) примерно та же, что у самого ядра. Из этого был сделан вывод, что есть какие-то невидимые — во всех диапазонах — объекты, окружающие галактики, которые своим тяготением раскручивают края этих дисков.
Наличие подобной «темной материи» упрощало и понимание результатов наблюдений за неоднородностью Вселенной. Данные гравитационного линзирования тоже указывали на то, что многие галактики имеют массу выше той, и это следует из наблюдений за ними в оптическом или любом другом диапазоне.
Такая гипотеза «темной материи» была логичной, но требовала объяснения, что же это такое. Десятки лет физики предполагали, что это некие экзотические частицы-вимпы, имеющие массу, но не взаимодействующие с фотонами всех видов излучения. Проблемой оказалось то, что подобные частицы ни в каких экспериментах не обнаруживались.
В 1983 году предложили иной подход к решению проблемы — MOND, модифицированная ньютоновская динамика. Согласно ей, на краях галактических дисков, где действие гравитации материи из ядра галактики ослабевает (в силу огромных удалений от него), закон всемирного тяготения изменяется — причем так, что объекты в таких зонах могут двигаться вокруг центра галактик намного быстрее, чем позволяет стандартное представление о гравитации. Проблемой MOND, однако, было то, что она плохо объясняла динамику в скоплениях и сверхскоплениях галактик. Там больше было похоже на то, что все же есть некая невидимая масса — иначе объяснить движения крупных скоплений галактик было сложно.
Авторы новой работы предложили что-то вроде гибридного подхода с сильным перевесом в сторону MOND. По их мнению, логично предположить, что легкое стерильное нейтрино имеет массу. Стерильным называют такую гипотетическую разновидность нейтрино, которое не просто очень слабо взаимодействует с веществом, как нейтрино обычное, а вообще с ним не взаимодействует, кроме как гравитационно. На сегодня показано, что если такие частицы и есть, то их масса ниже сотен электронвольт. Следовательно, они не могут дать Вселенной столько массы, чтобы «закрыть» всю потребность в темной материи.
Исследователи попытались объяснить «немондовскую» динамику в скоплениях галактик за счет того, что стерильные нейтрино все же есть, просто их масса мала — ниже сотен электронвольт — и влияет на положение дел лишь на больших масштабах, например в скоплениях. А вот на масштабах галактик все хорошо предсказывает и MOND.
