Модифицированная ньютоновская динамика (МОНД)

Для того чтобы объяснить, почему наблюдаемой в галактиках гравитации недостаточно для наблюдаемой скорости движения их звезд, нам необходима темная материя. Поэтому мы придумали невидимую субстанцию, чтобы восполнить этот недостаток.

Но что, если мы в действительности неправильно понимаем смысл гравитации? Что, если нам кажется, что гравитации недостаточно, лишь потому, что мы в действительности не понимаем, как работают эти силы в масштабах больших галактик? Это ровно то, что утверждают сторонники модифицированной ньютоновской динамики (МОНД). Концепция МОНД утверждает, что гравитация не является универсальным законом, открытым Ньютоном: в случае ее применения к большим масштабам она требует соответствующей модификации. Эта идея была впервые выдвинута в 1983 году израильским физиком Мордехаем Милгромом.

ГАЛАКТИЧЕСКОЕ ГАЛО

Спиральная галактика может выглядеть плоской, но это касается лишь видимой ее части. Вероятно, что Млечный Путь погружен в обширное гало темного вещества. Это гало имеет форму большого раздавленного надувного мяча, у которого снизу и сверху диска темной материи больше, чем по его сторонам.

Астрономы составили его карту путем отслеживания карликовых галактик, совершающих орбитальное вращение вокруг Млечного Пути. У нашей Галактики около пятидесяти таких небольших спутников, каждый из которых имеет меньше звезд, чем другие галактики, подобные Млечному Пути. Точно так же, как мы используем движущиеся по орбите звезды для установления веса сверхмассивной черной дыры Стрельца А, вес Млечного Пути мы измеряем с помощью карликовых галактик-спутников.

Галактическое гало также является местом нахождения множества шарообразных скоплений. Эти плотные группы древних звезд, если смотреть в телескоп или через бинокль, представляют собой в высшей степени эффектное зрелище.

До 40 % шарообразных скоплений Млечного Пути вращаются ретроградно – в противоположном направлении по отношению к звездам, находящимся на диске. Так же, как и в случае с ретроградными спутниками нашей Солнечной системы, это, вероятнее всего, означает, что они являются захваченными объектами.

Ускорение движения типичной звезды вокруг спиральной галактики в 10 миллиардов раз меньше, чем ускорение вымышленного ньютоновского яблока при его падении на землю. По утверждению Милгрома, при таком незначительном ускорении нам следует видоизменять уравнения Ньютона. Теоретики МОНД утверждают, что объекты, находящиеся в слабых гравитационных средах, испытывают несколько большее тяготение, чем мы могли бы ожидать в норме.

Чтобы та или иная научная теория воспринималась всерьез, она должна выдвигать проверяемые предположения. Проповедники МОНД воспользовались ее модифицированными уравнениями для того, чтобы предсказать орбиты семнадцати карликовых галактик, вращающихся вокруг Андромеды (ближайшей к Млечному пути большой галактики). И они попали точно в цель.

СКОПЛЕНИЕ ПУЛЯ

Расположенное на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли, скопление Пуля на самом деле представляет собой два скопления галактик, находящихся в процессе столкновения. Астрономы установили, по какой схеме происходит распространение горячих газов в процессе слияния. Они также воспользовались тем фактом, что скопления приводят к отклонению света, идущего от далеких объектов, – гравитационное микролинзирование – для того, чтобы установить характер распределения масс внутри них.

Здесь происходит четкое разделение между горячим газом и большей частью остальной массы. По этой причине большая часть массы должна оставаться невидимой. Многие считают это является явным признаком присутствия темной материи и неопровержимым аргументом против МОНД. Но в последние годы защитники концепции МОНД выступили с новыми доводами, объясняющими и это несоответствие.

Критики темной материи также указывают на скорость, с которой столкнулись скопления, – 3 тысячи километров в секунду. Такие высокие скорости не фигурировали в более ранних компьютерных моделях темной материи. Но в настоящее время модели были соответствующим образом отрегулированы. Таким образом, скопление Пуля остается огромным камнем преткновения.

Между тем, МОНД продолжает оставаться маргинальной теорией. Большинство астрономов и космологов отдают предпочтение идее темной материи. Это в большой степени связано с тем, что темная материя, являющаяся физической сущностью, позволяет объяснить, как структура образовалась на ранней стадии развития Вселенной. Гравитационное притяжение темной материи способствовало скоплению обычной материи с превращением ее в звезды и Галактики в расширяющейся после Большого взрыва вселенной.

Это также объясняет, почему Андромеда и Млечный Путь в настоящее время придерживаются курса, ведущего к их столкновению. Для того чтобы расширение Вселенной было преодолено и они начали двигаться в направлении друг к другу, необходимо, чтобы между ними существовало гравитационное притяжение, эквивалентное количеству вещества в галактиках в восемьдесят раз большему, чем все звезды, которые мы можем наблюдать.