Para astronom telah mengetahui bahwa galaksi di seluruh alam semesta berperilaku buruk. Beberapa berputar sangat cepat, sementara yang lain sangat panas dan yang lain berubah menjadi struktur super dengan sangat cepat.
Tapi mereka tidak tahu kenapa. Mungkin beberapa partikel tersembunyi baru, seperti Materi gelapItu bisa menjelaskan keanehan. Atau mungkin gravitasi Ia bekerja pada gugus bintang ini dengan cara yang tidak terduga oleh para ilmuwan.
Selama beberapa dekade, para astronom memperdebatkan kemungkinan. Sementara sebagian besar astronom percaya bahwa materi gelap itu ada, beberapa masih percaya bahwa kita perlu merevisi teori gravitasi kita. Namun, penelitian baru telah menemukan kesalahan fatal dalam teori gravitasi yang dimodifikasi: Mereka memungkinkan efek terjadi tanpa sebab dan memungkinkan informasi bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Ini buruk … untuk gravitasi yang dimodifikasi.
Terkait: 15 galaksi teraneh di dunia kita
“Ini … bisa mengubah bidang penelitian secara drastis, memaksanya ke arah yang agak baru,” kata ketua peneliti dan astrofisikawan Universitas Tufts Mark Hertzberg kepada Live Science.
Keren, tapi tidak terlalu dingin
Sesuatu yang lucu sedang terjadi di alam semesta. Misalnya, berdasarkan ekspektasi ilmuwan berdasarkan massa galaksi, bintang berputar mengelilingi pusatnya dengan sangat cepat; Temperatur gas dalam gugus galaksi yang sangat panas; Dan bangunan besar segera muncul di dunia kita.
Pada skala galaksi dan alam semesta, pemahaman astronom tentang gaya gravitasi benar-benar hilang, atau ada elemen baru di alam semesta kita yang menggunakan gravitasi tetapi sebaliknya tidak terlihat. Ide terakhir dikenal sebagai materi gelap dingin (CDM), yang merupakan nama yang diberikan untuk bentuk materi hipotetis yang sampai sekarang belum dikenal oleh fisika. Ada ‘hujan es’ untuk menunjukkan bahwa betapapun materi asing bertanggung jawab atas materi gelap, ia bergerak relatif lambat, tidak seperti kandidat materi gelap lainnya seperti Neutrino Contoh filter partikel materi gelap panas.
Terkait: 11 pertanyaan terbesar yang belum terjawab tentang materi gelap
“Jika seseorang meninggalkan prinsip sebab akibat dan lokalitas, maka kita pada dasarnya tidak dapat menjelaskan struktur Model Standar fisika partikel dan relativitas umum.”
Mark Hertzberg, Universitas Tufts
Dengan mengisi galaksi dengan bentuk materi yang tidak terlihat oleh cahaya, hipotesis CDM sebagian besar berhasil menjelaskan sebagian besar pengamatan galaksi dan alam semesta yang lebih besar. Sejauh ini, inilah penjelasan paling umum mengapa alam semesta berperilaku seperti itu.
Tetapi hipotesis CDM tidak sempurna. Apapun itu, itu diluar paradigma standar fisika partikel, yang artinya kita tidak tahu apa itu. Dia juga kesulitan menjelaskan sesuatu yang disebut hubungan baryonic toll-fisher. Hubungan yang diamati menunjukkan bahwa massa total materi biasa, yang disebut materi baryonic, galaksi sebanding dengan gaya keempat dari kecepatan rotasi. Tetapi model CDM memprediksi bahwa hubungannya harus dengan gaya ketiga, dan mereka memprediksi bahwa galaksi berputar lebih lambat untuk jumlah massa tertentu daripada yang sebenarnya mereka lakukan.
Apa lagi yang bisa terjadi?
semua orang
Sebuah alternatif dari seluruh gagasan CDM adalah pemahaman gravitasi yang dimodifikasi. Model paling sederhana termasuk dalam kategori yang disebut MOND, untuk dinamika Newtonian yang dimodifikasi. Model-model ini menggantikan fisika Newtonian (pikirkan gaya = percepatan massa x) dengan hubungan lain yang sesuai dengan tingkat rotasi bintang yang diamati dalam galaksi. Meskipun model ini populer ketika materi gelap pertama kali ditemukan pada 1970-an dan 1980-an, model ini gagal menjelaskan pengamatan gugus galaksi dan alam semesta yang lebih besar; Karena itu, sebagian besar sarjana menolak model-model ini.
Tetapi kekurangan dalam CDM untuk menjelaskan dinamika galaksi dalam memberikan peluang bagi kelangsungan hidup Mond. Jika teori “MONDian” akan bersaing memperebutkan tingkat galaksi, ia harus sesuai dengan teori kita yang lain dalam fisika, seperti teori relativitas khusus dan Mekanika kuantum. Inilah yang ingin dilakukan Hertzberg dan timnya. Hasil studi mereka dipublikasikan pada bulan Mei ke database prepress arXivOleh karena itu, penelitian ini tidak ditinjau oleh rekan sejawat.
Satu-satunya kemungkinan untuk mendapatkan sesuatu yang baru [within the framework of relativity and quantum mechanics] Ini menambah derajat kebebasan baru, “kata Hertzberg kepada Live Science. Dengan kata lain, untuk membuat teori MONDian bekerja dengan fisika yang dikenal, Anda harus menambahkan sejumlah hal yang tidak konvensional ke teori tersebut. Saat memeriksa hal-hal yang tidak konvensional ini, Hertzerg kata dan menemukan kolaborator. Beberapa masalah teoritis yang melekat dalam upaya ini. “
Lokal dan kausal
Misalnya, Hertzberg dan rekannya meneliti apakah teori MONDian melindungi dua prinsip: status dan sebab akibat. Lokalisme adalah konsep bahwa benda-benda dipengaruhi secara langsung hanya oleh lingkungannya – agar satu objek memengaruhi yang lain, efek itu harus ditransmisikan melalui sesuatu seperti gaya yang bergerak dengan kecepatan yang terbatas. Penyebab adalah gagasan sederhana bahwa semua peristiwa memiliki penyebab.
Jika teori tersebut melanggar status dan / atau sebab akibat, tidak mungkin teori tersebut cocok dengan teori kami dalam fisika, yang melindungi kedua prinsip tersebut.
“Jika seseorang meninggalkan prinsip sebab akibat dan lokalitas, maka ini berarti bahwa kita pada dasarnya tidak dapat menjelaskan struktur Model Standar fisika partikel dan relativitas umum, karena itu adalah beberapa prinsip utama yang membangun teori-teori ini di Hertzberg “Dengan kata lain, jika sebab akibat rusak parah. Di alam, mungkin saja kita telah melihatnya dalam berbagai koreksi terhadap fisika partikel di laboratorium atau uji gravitasi di luar angkasa. ”
Dengan kata lain, kita seharusnya sudah menyadarinya sekarang.
Karena semua bukti yang tersedia menunjuk pada pelestarian status dan penyebab (setidaknya pada skala makroskopis), oleh karena itu harus tunduk pada teori baru dalam fisika. Tim fisikawan menguji teori MONDian dan menemukan bahwa teori tersebut mengandung fitur yang tidak memungkinkan positivisme maupun gravitasi. Dengan kata lain, jika teori MONDian benar, ada kemungkinan peristiwa terjadi tanpa alasan dan efeknya bergerak seketika, melanggar batas kecepatan cahaya di alam semesta.
“Karena kami telah menemukan bahwa proposal saat ini untuk materi gelap baru yang radikal dan teori serupa MOND memiliki beberapa bentuk kausalitas, mereka menyarankan bahwa mereka mungkin tidak dimasukkan ke dalam fisika fundamental, setidaknya dalam bentuknya saat ini,” kata Hertzberg.
Akhir MOND?
Sebenarnya mungkin saja melanggar ruang dan sebab akibat pada tingkat galaksi, tetapi akan sangat sulit untuk mendamaikan semua hal lain yang kita ketahui tentang fisika.
Mengenai masa depan teori MONDian, Hertzberg berspekulasi, “Ini memacu upaya untuk mencoba membangun beberapa kelas paradigma serupa yang entah bagaimana mempertahankan sebab-akibat, tetapi ini tampaknya sulit dicapai. Dalam makalah kami, kami menunjukkan bahwa bentuk umum model ini gagal dalam tes tersebut untuk konsistensi. “.
Namun, model “materi gelap dingin” mengalami kesulitan untuk menjelaskan detail fisika galaksi. Tapi mungkin ada lebih banyak penyebab duniawi daripada inti dari semua fisika yang diketahui. Sangat sulit untuk memodelkan bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi, bahkan mempertimbangkan semua proses yang kacau di mana materi alam berperan. Mungkin, pemahaman yang lebih maju tentang galaksi akan memberikan penjelasan untuk hubungan baryonic Tully-Fisher yang diamati.
CDM sejauh ini adalah penjelasan terbaik kami.
“Hal yang luar biasa tentang CDM adalah secara teoritis di atas tanah yang kokoh, dan lolos semua tes konsistensi teoritis yang disebutkan di atas, meskipun itu bukan bagian dari Model Standar fisika partikel,” kata Hertzberg. “Alasan saya mengatakannya di atas tanah yang kokoh adalah bahwa tidak ada alasan teoretis yang diketahui tentang ketiadaan beberapa partikel stabil dan netral di alam semesta yang tidak banyak berhubungan dengan kita. Jadi CDM didukung, untuk saat ini, sebagai pelopor ide.”
Awalnya diterbitkan di Live Science.
More Stories
Legiuner berangkat dalam dua kapal pesiar terpisah yang terkait dengan fitur kemewahan khusus ini: lapor
SpaceX meluncurkan 23 satelit Starlink dari Florida (video dan foto)
NASA mengatakan “Komet Halloween” tidak selamat saat melintasi matahari