Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

               C. Сиврам заметил, что характерные ускорения  для шаровых скоплений, спиральных галактик, скоплений галактик и всей Вселенной поразительно близки к критическому ускорению  из MOND. Хасмух К. Танк попытался объяснить подобные соответствия как следствия из нового закона о равенстве гравитационной потенциальной энергии и энергии масс достаточно независимых систем материи. В этой работе он показал также, что тщательно измеренные ускорения в сторону Солнца космических зондов Pioneer-10, Pioneer-11, Galileo и Ulyssus довольно близки к критическому ускорению MOND; «космологическое красное смещение», выраженное как торможение космических фотонов, поразительно совпадает с ним же. Танк также предложил множество теоретических объяснений нового закона равенства потенциальной энергии и энергии масс. Это приводит к возможности того, что закон сохранения энергии является более фундаментальным, чем фундаментальные силы.

Глава 10-20-6 Скаляр-тензор-векторная теория гравитации

Скаляр-тензор-векторная теория гравитации (Tensor-vector-scalar gravity (TeVeS)) — это предлагаемая релятивистская теория, которая эквивалентна модифицированной ньютоновской динамике в нерелятивистском пределе. Она направлена на то, чтобы объяснить проблему вращения галактик без привлечения тёмной материи. Представленная Якобом Бекенштейном в 2004 году, она включает в себя различные динамические и нединамические тензорные поля, векторные поля и скалярные поля.

               Прорыв TeVeS по отношению к MOND связан с тем, что она может объяснить явление гравитационного линзирования — космического явления, в котором близлежащая материя искажает свет, и которое наблюдалось много раз.

               Недавней находкой является то, что она может объяснить формирование структуры без холодной тёмной материи, но требует массивных нейтрино ~2 эВ. Другие авторы утверждают, однако, что TeVeS не может объяснить одновременно и анизотропию реликтового излучения и структурообразование, то есть действует за пределами этих моделей, хотя они имеют высокое значение.

               В 2012 году астрофизики из Пенсильванского университета (США) и Кембриджского университета (Великобритания) испытали «на прочность» скаляр-тензор-векторную теорию гравитации при помощи цефеид из ближайших к нам 25 галактик местного скопления. Результат плачевный: в рамках точности измерений эффекты, предсказанные теорией, не подтвердились.

Глава 11-20-7 Ученые моделируют формирование галактик без темной материи

Февраль 2020

Впервые ученые из Боннского и Страсбургского университетов, Германия, смоделировали формирование галактик во Вселенной, в которой отсутствует темная материя. Вместо этого астрономы для воссоздания данного процесса на компьютере модифицировали законы ньютоновской динамики. Галактики, которые были получены в результате моделирования, близко напоминают те галактики, которые мы наблюдаем сегодня на небе. Согласно ученым, используемые ими исходные положения могут помочь разрешить многие загадки современной космологии. Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

               Космологи сегодня полагают, что материя после Большого взрыва была распределена неравномерно. В местах с повышенной плотностью происходило дальнейшее накопление материи по механизму положительной обратной связи, вызываемому гравитационными силами. На протяжении нескольких миллиардов лет эти сгустки материи в конечном счете превратились в галактики, которые мы наблюдаем сегодня.

               Важной составляющей этой гипотезы является темная материя. С одной стороны, она должна отвечать за изначально неравномерное распределение материи. Одновременно она объясняет некоторые несоответствия в наблюдательных данных. Например, звезды во вращающихся галактиках часто движутся с настолько высокими скоростями, что суммарная гравитация всей видимой материи галактики не может удержать их от выхода из галактики – и тем не менее звезды продолжают двигаться в составе галактики. Астрономы относят это дополнительное притяжение, «склеивающее» галактику в единое целое, на счет темной материи.