در اعماق تاریک فضا، مدل‌های ما از جهان بی‌نظم‌تر می‌شوند. یک مطالعه جدید که به بررسی کهکشان کوتوله فوق پراکندۀ AGC 114905 می‌پردازد، یک مدل بحث‌برانگیز در مورد گرانش را احیا کرده که سوالات بیشتری در مورد کیهان مطرح می‌کند.
به گزارش هفت‌گرد، همه چیز با «ماده تاریک» شروع می‌شود – یا در این مورد، عدم وجود ماده تاریک. اگرچه اکثر کیهان‌شناسان موافق هستند که چیزی به نام «ماده تاریک» وجود دارد که باعث می‌شود کهکشان‌های مارپیچی سریعتر از آنچه باید بچرخند، اما حتی ماده تاریک به تمام سوالات حیاتی پاسخ نمی‌دهد. بنابراین، بد نیست به چند گزینه جایگزین نگاه کنیم، چون احتمال دارد هرگز نتوانیم ماده تاریک را پیدا کنیم.
یک فرضیه جایگزین برای ماده تاریک، دینامیک نیوتنی اصلاح شده (MOND) نام دارد. این فرضیه نشان می‌دهد که اگر نیروهای گرانشی که ستارگان در نواحی بیرونی کهکشان تجربه می‌کنند را به روشی متفاوت با قوانین نیوتنی محاسبه کنیم، برای پر کردن شکاف‌های گرانشی کیهان نیازی به “ماده تاریک” نداریم. این فرضیه نخستین‌بار در سال ۱۹۸۳ توسط فیزیکدان «مُردهای میلگروم» (Mordehai Milgrom) منتشر شد.
برای آزمایش این ایده باید سرعت کهکشان‌ها را بررسی کنیم، به‌ویژه کهکشان‌هایی که ظاهر عجیب و غریبی دارند و به‌نوعی کهکشان‌های بسیار پراکنده هستند. این کهکشان‌ها عادت دارند که مانند یک کهکشان رفتار نکنند. به عنوان مثال، به نظر می‌رسد برخی کهکشان‌های فوق پراکنده کاملاً از ماده تاریک ساخته شده‌اند، در حالی‌که برخی دیگر کاملاً فاقد ماده تاریک هستند. اینجاست که AGC 114905 وارد میدان شد. این کهکشان کوتوله فوق‌پراکنده که در فاصلۀ ۲۵۰ میلیون سال نوری از ما قرار دارد، در مقاله‌ای که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، مورد بررسی قرار گرفت.
به گفته محققان چرخش این کهکشان بسیار آهسته است – به اندازه‌ای آهسته که آنها نه تنها برای تأیید مدل‌ها نیازی به “ماده تاریک” ندارند، بلکه منحنی چرخش کهکشان با چارچوب دینامیک نیوتنی اصلاح شده نیز همخوانی ندارد. هونگشنگ ژائو”فیزیکدان دانشگاه سنت اندروز و یکی از محققان این مقالۀ جدید، گفت: «سرعت بسیار پایینِ چرخش این کهکشان هم با MOND و هم با رویکرد استاندارد ماده تاریک ناسازگار است.»
با این حال فقط دینامیک نیوتنی اصلاح شده می‌تواند این تناقض آشکار را دور بزند. مقاله جدید نشان می‌دهد که این مشکل مربوط به MOND نیست، بلکه در عوض به انحراف خود کهکشان مربوط می‌شود. وقتی به کهکشان‌های دور در اعماق فضا نگاه می‌کنیم، گاهی تشخیص اینکه کدام زاویه را می‌بینیم دشوار است. اخترشناسان متوجه شدند که AGC 114905 بیضوی به نظر نشان می‌دهد که ما از یک زاویه به کهکشان نگاه می‌کنیم.
اما با استفاده از شبیه‌سازی‌ها، دانشمندان اکنون پیشنهاد می‌کنند که این کهکشان می‌تواند حتی زمانی که مستقیماً رو به ما باشد، بیضوی به نظر برسد. تغییر در زاویه کهکشان نسبت به ما، سرعت چرخش آن را تغییر می‌دهد و در نهایت تمام ریاضیات دینامیک نیوتنی اصلاح شده جمع می‌شود.
ایندرانیل بانیک نویسنده اصلی مقاله جدید از دانشگاه سنت اندروز، می‌گوید: «شبیه‌سازی‌های ما نشان می‌دهد که انحراف AGC 114905 ممکن است به‌طور قابل‌توجهی کمتر از آنچه گزارش شده باشد، یعنی کهکشان بسیار سریع می‌چرخد که مطابق با انتظارات MOND است.» در حال حاضر، این هنوز یک سوال بدون پاسخ است. ما نمی‌دانیم که آیا این مقاله جدید یا مقاله ۲۰۲۱ قرار است پیروز شود – یا حداقل درست‌ترین است.
در این میان، اگر این یافتۀ جدید پابرجا باشد، به نظر می‌رسد که چارچوب دینامیک نیوتنی اصلاح شده دوباره احیا شده است. هر چقدر هم که این فرضیه رام نشدنی باشد، با گریزان بودن ماده تاریک و بسیاری از سوالات دیگر که هنوز پاسخی ندارد، به ما می‌گوید که باید به پژوهش خود ادامه دهیم. جزئیات بیشتر این مقاله در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است.