Повърхностната плътност на тъмната материя е според прогносите на нова теория за гравитацията

Ваня Милева Последна промяна на 25 септември 2026 в 00:00 112 0

3D дигитална илюстрация на гравитационен кладенец, която визуално демонстрира как тежка маса огъва и изкривява тъканта на пространство-времето

Кредит Unsplash/CC0 Public Domain
Централната повърхностна плътност на тъмната материя, която се изчислява като произведение на централната плътност на тъмната материя на галактиката и радиуса на ядрото ѝ, остава почти константна.

Централната повърхностна плътност на тъмната материя, която се изчислява като произведение на централната плътност на тъмната материя на галактиката и радиуса на ядрото ѝ, остава почти константна в галактики с широко вариращи светимости. Оказва се, че "централната повърхностна плътност на тъмната материя" съответства на предсказанието на нова теория за гравитацията.

Изследовател от университета Седжонг е използвал нова теория за гравитацията на Ерик Верлинде, за да предскаже наблюдаваната централна повърхностна плътност на тъмната материя. Изследването е публикувано на наскоро във Physics of the Dark Universe.

От 70-те години на миналия век скоростите на въртене на галактиките се смятат за важно наблюдателно доказателство за съществуването на тъмна материя. Звездите във външните области на галактиките се движат много по-бързо, отколкото би се очаквало, ако Нютоновата гравитация се прилагаше само към видимата материя.

В конвенционалната астрономия това явление се обяснява с допускането, че галактиките са заобиколени от невидима тъмна материя, която упражнява допълнителна гравитация.

Въпреки това, изследователите все още се опитват да обяснят динамиката на галактиките, като модифицират самата теория на гравитацията, вместо да приемат съществуването на тъмна материя.

През 1983 г. Мордехай Милгром предполага, че Нютоновата гравитация може да се нуждае от промяна в региони с много слабо гравитационно ускорение. През 2016 г. Верлинде предлага нова теория на гравитацията, известна като "възникваща гравитация", която се опитва да обясни градиентните явления в галактически мащаб, без да приема съществуването на тъмна материя.

"Възникващата гравитация" на Верлинде

В статия от 2016 г. професор Ерик Верлинде (Erik Verlinde), известен експерт в струнната теория от Университета в Амстердам, разширява своите новаторски виждания за тази пораждаща се гравитация - от микроскопични процеси гравитацията може да се появи като макроскопично явление.

Според холографския принцип за математическото описание на Вселената е достатъчна информацията, съдържаща се във външната й граница. Верлинде показва, че тази идея не е съвсем коректна, част от информацията в нашата Вселена се съдържа в самото пространството.

Тази допълнителна информация е необходима, за да се опише другата тъмна съставка на Вселената - тъмната енергия, която се смята, че отговаря за ускорено разширяване на Вселената. Изследвайки последствията от въздействието на тази допълнителна информация за обикновената материя, Верлинде идва до зашеметяващ извод.

Ако обикновената сила на гравитацията може да бъде закодирани с помощта на информацията от въображаемата сфера около Вселената, то резултат от допълнителната информация в обема на пространството представлява взаимодействие, което добре съвпада с приписваната сила на тъмната енергия.

Кредит: Hirosi Ooguri

Междувременно, астрономическите наблюдения разкриха интригуваща закономерност: Дори сред галактики, чиито светимости се различават с коефициент от около 400 000, "централната повърхностна плътност" на тъмната материя – дефинирана като произведение на централната плътност на тъмната материя и характерния размер на централната област – остава почти постоянна, в диапазона от 90–220 M⊙/pc² (слънчеви маси на квадратен парсек).

В новото проучване, Йънгсуб Юн (Youngsub Yoon) прилага теорията за гравитацията на Верлинде, за да изчисли централната повърхностна плътност, която би се получила, ако се предположи, че съществува тъмна материя, получавайки стойност от 170 M⊙/pc².

Изследването използва нова зависимост, предложена от Юн през 2024 г., докато разглежда технически проблем в теорията за гравитацията на Верлинде. За разлика от Нютоновата гравитация, теорията на Верлинде не позволява гравитационните ефекти, произведени от множество маси, просто да се сумират съгласно обичайния принцип на суперпозиция. Юн предлага зависимост, за да реши този проблем, и в настоящото изследване той я използва, за да изчисли централната повърхностна плътност на тъмната материя в галактиките.

"В моето проучване от 2024 г. посочих технически проблем в теорията за гравитацията на Верлинде и предложих връзка за неговото разрешаване. Важно е, че в това проучване връзката доведе до резултат, който съответства на реално наблюдаваната стойност", съобщава Юн. "Това проучване показва, че нова теория за гравитацията, която не предполага тъмна материя, може да обясни още една интересна закономерност, наблюдавана в галактиките".

"Професор Кю-Хюн Че (Kyu-Hyun Chae) от университета Седжонг съобщи за резултати от наблюдения на широки двойни звезди, които се отклоняват от прогнозите на Нютоновата гравитация в режим на много слаба гравитация. Надявам се, че това проучване, заедно с други изследвания, преразглеждащи конвенционалните теории за гравитацията в режим на ниска гравитация, ще допринесе за тестването на нови теории за гравитацията", добавя Юн.

Справка: Youngsub Yoon, A characteristic phantom-halo surface-density scale in Verlinde-inspired emergent gravity, Physics of the Dark Universe (2026). DOI: 10.1016/j.dark.2026.102462

Източник: Central surface density of dark matter agrees with the prediction of a new theory of gravity, Sejong University

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !