Тёмная материя всё ещё впереди: новые данные опровергают альтернативную теорию гравитации

Исследователи из Института астрономии и космических наук проверили, может ли конформная гравитация (КГ) заменить гипотезу тёмной материи в объяснении динамики эллиптических галактик. Ранее КГ успешно предсказывала кривые вращения спиральных галактик и данные сверхновых типа Ia, но только в нерелятивистском приближении (физические процессы рассматриваются в условиях, где эффекты специальной или общей теории относительности незначительны). Новая работа впервые применила теорию к эллиптическим галактикам.

Учёные заменили ньютоновский гравитационный потенциал на потенциал, предсказываемый КГ. Вместо наблюдений за вращением спиральных галактик они проанализировали дисперсию скоростей звёзд в 52 эллиптических галактиках. Результаты показали, что параметр λ — который в конформной гравитации заменяет тёмную материю — не может объяснить, почему звёзды в галактиках движутся с такими скоростями. Более того, выявлена сильная корреляция между значением λ и звёздной массой карликовых сфероидальных галактик. Это противоречит ключевому принципу КГ, согласно которому λ должна быть универсальной константой, не зависящей от конкретных объектов.

Иллюстрация: Dalle

Сравнение данных выявило резкое несоответствие: в спиральных галактиках значение λ оказалось на четыре порядка меньше, чем в эллиптических. При этом корреляция λ со звёздной массой в КГ оказалась схожей с зависимостью массы тёмной материи от звёздной массы в стандартной ньютоновской модели. Это сходство, однако, не делает КГ полноценной альтернативой — вместо универсального параметра теория требует подгонки λ под конкретные объекты, что ставит под вопрос её фундаментальный характер.

Авторы подчёркивают: текущая версия конформной гравитации не может объяснить кинематику эллиптических галактик без введения дополнительных гипотез. Например, они предлагают рассмотреть дополнительный эффект квантового потенциала, который может проявляться в крупномасштабных структурах. Для проверки этой идеи потребуются новые наблюдения и уточнение математического аппарата КГ.