盡管暗物質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型的一個(gè)核心部分,但它并非沒(méi)有問(wèn)題。關(guān)于這種物質(zhì)仍然存在著令人不安的謎團(tuán),其中最重要的一點(diǎn)是,科學(xué)家們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它的直接粒子證據(jù)。盡管進(jìn)行了多次搜索,我們還沒(méi)有探測(cè)到暗物質(zhì)粒子。因此,一些天文學(xué)家贊成一種替代方案,如修正牛頓動(dòng)力學(xué)(MoND)或修正引力模型。而一項(xiàng)關(guān)于銀河系旋轉(zhuǎn)的新研究似乎支持他們。
MoND的想法是受銀河系旋轉(zhuǎn)的啟發(fā)。一個(gè)星系中的大部分可見(jiàn)物質(zhì)都聚集在中間,所以人們會(huì)想到,靠近中心的恒星會(huì)比遠(yuǎn)離中心的恒星有更快的軌道速度,類(lèi)似于我們太陽(yáng)系的行星??茖W(xué)家已經(jīng)觀察到,一個(gè)星系中的恒星都以差不多的速度旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)基本上是平坦而不是逐漸下降的。暗物質(zhì)的解決方案是星系被看不見(jiàn)的物質(zhì)的光環(huán)所包圍,但在1983年,莫德海-米爾格羅姆認(rèn)為我們的引力模型一定是錯(cuò)誤的。
典型螺旋星系M33的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)(黃色和藍(lán)色的點(diǎn),帶誤差條)和根據(jù)可見(jiàn)物質(zhì)的分布預(yù)測(cè)的曲線(xiàn)(白線(xiàn))。兩條曲線(xiàn)之間的差異是通過(guò)在星系周?chē)黾右粋€(gè)暗物質(zhì)暈來(lái)解釋的。
在星際距離上,恒星之間的引力吸引力基本上適用于牛頓理論。因此,米格羅姆沒(méi)有修改廣義相對(duì)論,而是提議修改牛頓的萬(wàn)有引力定律。他認(rèn)為,與其說(shuō)吸引力是一個(gè)純粹的平方反比關(guān)系,不如說(shuō)無(wú)論距離遠(yuǎn)近,引力都有一個(gè)小小的殘余拉力。這個(gè)殘余力只有大約10萬(wàn)億分之一吉,但它足以解釋銀河系的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)。
當(dāng)然,僅僅在牛頓的引力中加入一個(gè)小項(xiàng),就意味著你也必須修改愛(ài)因斯坦的方程式。所以MoND已經(jīng)被以各種方式概括了,比如AQUAL,它代表了A Quadradic Lagrangian。AQUAL和標(biāo)準(zhǔn)的LCDM模型都可以解釋觀察到的銀河系旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn),但有一些微妙的區(qū)別。
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