"O modelo padrão da cosmologia é notavelmente bem sucedida em explicar praticamente tudo o que observamos no universo", disse Arthur Kosowsky, professor de física e astronomia da Universidade de Pittsburgh, não estava envolvido, mas analisou a investigação. "Mas se houver uma observação única que me mantém acordado à noite se preocupar para que possamos ter algo essencialmente errado, é isso. "
Em um novo estudo de uma equipe de astrônomos americanos descobriram uma correlação surpreendente entre a matéria baryronic, visível (estrelas, planetas, galáxias) e sua velocidade de rotação, o que significa que eles podem prever a rotação de galáxias - sem invocar a existência de escuro. De acordo com o modelo padrão da cosmologia, a imensa gravidade da matéria escura é crucial para explicar por que as galáxias pode girar tão rápido sem rasgar-se distante. A descoberta pode alterar o entendimento da matéria escura e da dinâmica interna de galáxias.
No final de 1970, os astrônomos Vera Rubin e Albert Bosma encontrada de forma independente que galáxias espirais rodar a uma velocidade quase constante: a velocidade de estrelas e gás dentro de uma galáxia não diminui com o raio, como seria de esperar de leis de Newton e a distribuição de visível matéria, mas mantém-se aproximadamente constante. Tais "curvas de rotação plana 'são geralmente atribuídos a matéria invisível, escuro em torno de galáxias e proporcionando atração gravitacional adicional.
Agora, uma equipe liderada por pesquisadores Case Western Reserve University descobriu uma nova relação significativa em galáxias espirais e irregulares: a aceleração observada em curvas de rotação firmemente correlaciona-se com a aceleração gravitacional esperado a partir da massa visível somente.
"Se você medir a distribuição da luz da estrela, você sabe a curva de rotação, e vice-versa", disse Stacy McGaugh, presidente do Departamento de Astronomia da Case Western Reserve e principal autor da pesquisa.
A descoberta é consistente entre 153 espirais e irregulares galáxias, variando de gigante para anão, aqueles com protuberâncias centrais maciças ou mesmo nenhum. Também é consistente entre as galáxias compostas principalmente de estrelas ou principalmente gás.
Em um artigo aceito para publicação na revista Physical Review Letters e publicado no site da preprint arXiv, McGaugh e co-autores Federico Lelli, um pós-escolar astronomia na Case Western Reserve, e James M. Schombert, professor de astronomia na Universidade de Oregon , argumentam que a relação que eles encontraram é equivalente a uma nova lei natural.
Um astrofísico que analisou o estudo disse que as descobertas podem levar a uma nova compreensão da dinâmica interna das galáxias.
"Curvas de rotação da galáxia têm sido tradicionalmente explicada através de uma hipótese ad hoc: que as galáxias estão rodeados por matéria escura", disse David Merritt, professor de física e astronomia no Instituto de Tecnologia de Rochester, que não estava envolvido na pesquisa. "A relação descoberto por McGaugh et ai. É um grave e possivelmente fatal, desafio com esta hipótese, uma vez que mostra que as curvas de rotação são precisamente determinada pela distribuição da matéria normal sozinho. Nada no modelo cosmológico padrão prevê que este, e é quase impossível imaginar como esse modelo poderia ser modificado para explicá-lo, sem descartar a hipótese de matéria escura completamente. "
McGaugh e Schombert têm vindo a trabalhar sobre esta investigação por uma década e com Lelli nos últimos três anos. imagens do infravermelho próximo recolhidos pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA durante os últimos cinco anos lhes permitiu estabelecer a relação e que persiste por todos os 153 galáxias.
A chave é que luz infravermelha emitida por estrelas é muito mais confiável do que óptico de luz para converter a luz em massa, disse Lelli.
Os pesquisadores plotados a aceleração radial observado em curvas de rotação publicados por uma série de astrônomos ao longo dos últimos 30 anos contra a aceleração prevista a partir da distribuição observada de matéria comum agora no Spitzer Fotometria & Accurate banco de dados curvas de rotação equipe de McGaugh criado. As duas medições mostraram uma única correlação, extremamente apertado, mesmo quando a matéria escura é suposto dominar a gravidade.
"Não há dispersão intrínseca, que é até que ponto os dados diferem, em média, a partir da média quando plotados em um gráfico", disse McGaugh. "O que pouca dispersão é encontrado é consistente com índices estelares massa-luz que variam um pouco de galáxia para galáxia."
Lelli comparou a relação a uma lei natural a longo usado. "É como a terceira lei de Kepler para o sistema solar: se você medir a distância de cada planeta do sol, você começa o período orbital, ou vice-versa", disse. "Aqui nós temos algo semelhante para galáxias, com cerca de 3.000 pontos de dados."
"No nosso caso, encontramos uma relação entre o que você vê na matéria normal em galáxias e que você recebe em sua gravidade", disse McGaugh. "Isso é importante porque ele está nos dizendo algo fundamental sobre como as galáxias se trabalhar."
Kosowsky disse McGaugh e seus colaboradores têm vindo refinou a galáxia espiral escalar relação há anos e chamou este mais recente trabalho um avanço significativo, reduzindo a incerteza na massa em matéria normal, explorando observações no infravermelho.
"O resultado é uma relação de escala nos dados sem parâmetros ajustáveis", disse Kosowky. "Ao longo da história da física, regularidades inexplicáveis nos dados frequentemente apontado o caminho para novas descobertas."
McGaugh e sua equipe não estão pressionando qualquer interpretação teórica da sua relação empírica neste momento.
"A inferência natural é que essa lei decorre de uma força universal, como uma modificação da gravidade como MOND, a hipótese de modificação de Newton Dynamics propostas pelo físico israelense Moti Milgrom. Mas também pode ser algo na natureza da matéria escura como o superfluido matéria escura proposto por Justin Khoury ", disse McGaugh. "O mais importante, seja qual for a teoria que você quer construir tem de reproduzir este."
Na imagem na parte superior dos raios-X de página e emanam luz visível da galáxia de rádio 3C31, localizada a 240 milhões de anos-luz da Terra. Calculando o quão rápido essas galáxias girar não precisa tomar a matéria escura em conta, de acordo com um novo estudo. (NASA / CXC / UNIV DE BRISTOL / M. HARDCASTLE ET AL; OPTICAL:. NASA / STSC)
O Galaxy diário via Case Western Reserve University
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