A galaxisok forgódinamikája
2019.07.02 - A fotontömeg hatásának vizsgálata a galaxisokban lévő gáz-halmazállapotú komponensekre.
A csillagok forgása olyan galaxisokban, mint a Tejútrendszerünk, rejtély. Mert valójában a pálya sebességének csökkennie kell a galaxis széle felé. Valójában azonban a csillagok sebessége a galaxisok középső és külső területein állandó marad. Ennek a jelenségnek az oka egy láthatatlan anyag lehet, amely gravitációs erőt fejt ki. De bár különböző kutatóintézetek évtizedek óta keresik, a „sötét anyagot” még nem találták meg, és nem tudni, miből áll. Ennek fényében a fizikusok, Dmitri Ryutov, Dmitry Budker és Victor Flambaum megvizsgálták, hogy más hatások magyarázhatják-e a galaxisok forgódinamikáját. Megvizsgálták azt a hipotetikus hatást, amelyet a fotonok, azaz a fényrészecskék tömege gyakorolna.
Még egy végtelenül kis fotontömeg is hatással lehet a gondolkodás szerint a nagy, asztrofizikai jelenségekre. Ezt az ötletet követte Ryutov, a plazmafizika szakértője, Budker a Helmholtz Mainz Intézetből (HIM) és Victor Flambaum, a Johannes Gutenberg Egyetem Mainz JGU Gutenberg Kutató Főiskolájának munkatársa. De hogyan befolyásolhatja a rendkívül alacsony fotontömeg a galaxisokat? A megfontolások alapvető mechanizmusa azokhoz a további centripetális erőkhöz kapcsolódik, amelyeket az elektromágneses térerősség a Proca-mechanizmus eredményeként generál.
"Az a hatás, amelyet itt elméletileg vizsgálunk, nem a további gravitáció következménye" - magyarázza Budker. Az itt tárgyalt hatás a sötét anyag hatásával párhuzamosan jelentkezhet. Sőt - bizonyos feltételezések mellett - teljesen feleslegessé teheti a sötét anyag szükségességét a forgási görbék leírásához. Az elforgatási görbék megmutatják a csillagok keringési sebessége és a galaxis közepétől való távolságuk kapcsolatát. "Feltételezünk egy bizonyos fotontömeget, és megmutathatjuk, hogy ez a tömeg elegendő ahhoz, hogy további erőket generáljon egy galaxisban, amelyek nagyjából elég nagyok ahhoz, hogy megmagyarázzák a forgási görbéket" - mondja Budker. "Ez rendkívül izgalmas eredmény volt számunkra."
A fizikusok még tovább mentek. Megnézted a protosztár képződését, és észrevetted, hogy elméletének más következményei is vannak. Ezen elmélet szerint a hosszú életű, könnyű csillagok, amelyeknek tömege néhány naptömeg - beleértve a mi napunkat is - erősen elliptikus pályával rendelkezik. „Ez az előrejelzés nyilvánvalóan nem ért egyet a megfigyelésekkel, ami azt jelenti, hogy nem tudunk mindent megmagyarázni.” A Proca-erők hatása csak a forgásgörbékben látható néhány különleges tulajdonságért tehető felelőssé. „Jelenleg nem a foton tömegét látjuk a rotációs görbe problémájának megoldásaként. De része lehet a megoldásnak ”- foglalja össze Budker. "Nyílt gondolkodásmódot akarunk fenntartani, amíg még nem tudjuk, mi is valójában a sötét anyag."