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Imagen de radio del gas de hidrógeno neutro en la galaxia AGC 114905. Su inclinación se estima mediante una elipse negra, que se ajusta mejor a los datos. Suponiendo que la galaxia es circular cuando se ve de frente, esto significa que tiene una inclinación moderada de 32 grados. Sin embargo, el nuevo estudio sugiere que una elipse azul de una inclinación muy baja podría ser cierta, salvando así la teoría MOND, si la galaxia es intrínsecamente algo no circular. Los autores demuestran que esto es posible utilizando una simulación MOND personalizada. Crédito: Figura 7 de Mancera-Pina et al. 2022 (MNRAS, 512, 3230)
Un grupo internacional de astrónomos, dirigido por un físico de la Universidad de St Andrews, ha revivido una teoría alternativa de la gravedad.
Dirigida por el Dr. Indranil Banik de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, la investigación reveló la alta velocidad de rotación esperada del gas en galaxia enana De acuerdo con la teoría previamente desacreditada conocida como Milgromian Dynamics (MOND).
Un estudio previo de la velocidad de rotación del gas en la galaxia enana AGC 114905 (Mancera Peña et al., 2022) descubrió que el gas gira muy lentamente y, por lo tanto, afirmó que la teoría MOND está muerta.
Tales teorías son esenciales para comprender nuestro universo porque, según la física conocida, las galaxias giran tan rápido que deben divergir unas de otras. MOND es una alternativa controvertida a la relatividad general, la comprensión dominante inspirada en Einstein del fenómeno de la gravitación. Sin embargo, la relatividad general requiere materia oscura para mantener unidas las galaxias, mientras que MOND no lo hace. materia oscura.
Dado que la materia oscura nunca se ha descubierto a pesar de décadas de búsquedas altamente sensibles, se han propuesto varias teorías para explicar qué une a las galaxias. El debate continúa sobre la teoría correcta. La velocidad de giro extremadamente baja reportada en el estudio de Mancera Pina et al va en contra de las expectativas en un mundo gobernado por la relatividad general con grandes cantidades de materia oscura.
El grupo del Dr. Banek argumenta que la alta velocidad de giro predicha en la teoría gravitatoria de MOND es consistente con las observaciones si la inclinación galaxia Exagerado.
La rotación de estrellas y gas en galaxias distantes no se puede medir directamente. Solo el componente a lo largo de la línea de visión se conoce mediante mediciones espectroscópicas precisas. Si la galaxia se ve casi de frente, en su mayoría orbitará dentro del plano del cielo. Esto podría inducir a error a los observadores a pensar que la galaxia gira muy lentamente, lo que les obligaría a sobreestimar la inclinación entre el cilindro y los planos del cielo. Esta inclinación se estimó a partir de cómo aparece la galaxia elíptica (ver imagen).
El nuevo estudio exploró este tema crucial utilizando una simulación MOND detallada de una galaxia de disco similar. CAG 114905 Realizado en la Universidad de Bonn por Srikanth Nagesh y por iniciativa de Pavel Kroupa, profesor de la Universidad de Bonn y la Universidad Charles de Praga. Las simulaciones muestran que puede parecer algo elíptico incluso cuando se ve de frente. Esto se debe a que las estrellas y los gases de la galaxia tienen gravedad y pueden adoptar una forma algo no circular. Un proceso similar hace que aparezcan brazos espirales en las galaxias de disco, características tan comunes que a menudo se les llama galaxias espirales.
Como resultado, la galaxia podría estar más cerca de la confrontación de lo que piensan los observadores. Esto podría significar que la galaxia está girando mucho más rápido de lo que se ha informado, eliminando la tensión con MOND.
El Dr. Banek, autor principal del nuevo estudio, dijo: “Nuestras simulaciones muestran que la inclinación de AGC 114905 puede ser mucho menor de lo que se informó, lo que significa que la galaxia está girando mucho más rápido de lo que la gente piensa, en línea con predicciones MOND”.
El Dr. Hongsheng Zhao, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, dijo: “La velocidad de rotación extremadamente baja de esta galaxia es incompatible tanto con MOND como con el enfoque estándar con la materia oscura. Pero solo MOND es capaz de superar este problema”. aparente contradicción”.
El nuevo estudio también argumenta que es poco probable que aparezca un efecto similar de “pseudo-inclinación” en el enfoque estándar de materia oscura porque la galaxia está dominada por un halo de materia oscura suave. Las estrellas y los gases contribuyen mínimamente a la gravedad, por lo que el disco no “autogravita”.
Esto significa que probablemente parecería muy circular si se ve de frente, como lo confirman las simulaciones de otro grupo (Selwood y Sanders, 2022). Como resultado, el elipsoide observado debe deberse a una inclinación significativa entre el disco y los niveles del cielo. La velocidad de rotación será entonces muy pequeña, lo que significa que la galaxia tiene muy poca materia oscura. No es posible en este entorno que una galaxia enana aislada contenga una pequeña cantidad de materia oscura dada su masa en estrellas y gas.
Pavel Krupa, profesor de la Universidad de Bonn y la Universidad Charles de Praga, dijo sobre el contexto más amplio de estos hallazgos: “Si bien MOND funciona bien en las pruebas realizadas hasta la fecha, el enfoque estándar causa problemas muy serios en todas las escalas, desde enanos galaxias como AGC 114905 hasta escalas cósmicas, según lo encontrado por muchos equipos independientes”.
Referencia: “Las inclinaciones exageradas de las galaxias del disco milgromiano: el caso de la galaxia de ultraensanchamiento AGC 114905” por Indranil Banik, Srikanth T Nagesh, Hosein Haghi, Pavel Kroupa, Hongsheng Zhao, 19 de abril de 2022, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac1073
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