יתכן ותאוריות עכשוויות לא מתארות את היקום שלנו בצורה מדויקת מאוד. קרדיט תמונה: מוזיאון בריסל לאמנות, והמכון לטלסקופ החלל. לחץ להגדלה
אסטרונום סיני מאוניברסיטת סנט אנדרוז כיוון את תיאוריית הכובד פורצת הדרך של איינשטיין, ויצר תיאוריה 'פשוטה' שיכולה לפתור תעלומה אפלה שהפכה את האסטרופיזיקאים לבלבול במשך שלושת רבעי המאה.
חוק כוח הכבידה החדש, שפותח על ידי ד"ר הונג שנג ג'או ומשתף הפעולה הבלגי שלו, ד"ר בנואה פמיי מהאוניברסיטה החופשית בבריסל (ULB), נועד להוכיח האם התיאוריה של איינשטיין הייתה אכן נכונה והאם התעלומה האסטרונומית של "Dark Matter" אכן קיימת. מחקריהם פורסמו ב -10 בפברואר במכתבי העת העתידיים Astrophysical. הנוסחה שלהם מציעה שכוח הכבידה יורד פחות בחדות עם המרחק כמו באיינשטיין, ומשתנה בעדינות ממערכות סולאריות לגלקסיות ולעולם.
תיאוריות הפיזיקה של כוח הכבידה פותחו לראשונה על ידי אייזק ניוטון בשנת 1687 ושכללו את תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין בשנת 1905 כדי לאפשר כיפוף קל. למרות שזה הכוח המוקדם ביותר הידוע, כוח המשיכה הוא עדיין בגדר תעלומה עם תיאוריות שעדיין אינן מאושרות על ידי תצפיות אסטרונומיות בחלל.
"הבעיה" עם חוקי הזהב של ניוטון ואיינשטיין היא בעוד שהם עובדים טוב מאוד על פני האדמה, הם לא מסבירים את תנועת הכוכבים בגלקסיות וכיפוף האור במדויק. בגלקסיות מסתובבים הכוכבים במהירות סביב נקודה מרכזית, מוחזקת במסלול על ידי המשיכה הכבדית של החומר בגלקסיה. עם זאת, אסטרונומים גילו שהם מתקדמים מהר מכדי שיוחזקו על ידי כוח המשיכה ההדדי שלהם - כך שלא מספיק כוח הכבידה בכדי להחזיק את הגלקסיות יחד, במקום זאת יש לזרוק כוכבים לכל הכיוונים!
הפיתרון לכך, שהציע פריץ צוויקי בשנת 1933, היה שיש גלויות בחומר בלתי נראה, מה שמייצר מספיק כוח משיכה בכדי להחזיק את הגלקסיות יחד. מכיוון שחומר זה אינו פולט אף אסטרונומים קלים מכנים אותו 'חומר אפל'. מעריכים כי הוא מהווה עד 90% מהחומר ביקום. אולם לא כל המדענים מקבלים את תיאוריית החושך. פיתרון יריב הוצע על ידי מוטי מילגרום בשנת 1983 וגיבוי על ידי ג'ייקוב בקנשטיין בשנת 2004. במקום קיומו של חומר בלתי נראה, הציע מילגרום כי ההבנה של אסטרונומים בכוח הכבידה אינה נכונה. הוא הציע כי דחיפה בכובד החומר הרגיל היא הגורם לתאוצה זו.
התיאוריה של מילגרום עבדה על ידי מספר אסטרונומים מאז, וד"ר ג'או וד"ר פאמיי הציעו ניסוח חדש של עבודתו, שמתגבר על רבות מהבעיות שעמדו בפני הגרסאות הקודמות.
הם יצרו נוסחה המאפשרת כוח המשיכה להשתנות ברציפות על פני סולמות מרחק שונים, והכי חשוב, מתאים לנתונים לתצפיות על גלקסיות. להתאים לנתוני הגלקסיה באותה מידה בפרדיגמת החומר האפל המתחרה יהיה מאתגר לא פחות מאיזון כדור על מחט, מה שהניע את שני האסטרונומים להסתכל על רעיון כוח משיכה חלופי.
האגדה מספרת שניוטון החל לחשוב על כוח הכבידה כאשר תפוח נפל על ראשו, אך לדברי ד"ר ג'או, "לא ברור כיצד תפוח ייפול בגלקסיה. התיאוריה של מר ניוטון תסתיים בשוליים גדולים - התפוח שלו יעוף משביל החלב. המאמצים להחזיר את התפוח למסלול יפה סביב הגלקסיה הביאו במהלך השנים לשני אסכולות של מחשבות: חומר כהה לעומת כוח משיכה לא-ניוטוני. חלקיקי חומר כהה מגיעים באופן טבעי מהפיזיקה, עם סימטריות יפות ומסבירים יפה את הקוסמולוגיה; הם נוטים להיות בכל מקום. התעלומה האמיתית היא כיצד להרחיקם מכמה פינות היקום. כמו כן Dark Matter מגיע ביד ביד עם Dark Energy. זה יהיה יפה יותר אם הייתה תשובה אחת פשוטה לכל התעלומות האלה ".
ד"ר ג'או, עמית מתקדם ב- PPARC באוניברסיטת סנט אנדרוס, בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה, וחבר ברית הפיזיקה באוניברסיטאות הסקוטיות (SUPA), המשיך "תמיד היה סיכוי סביר שאסטרונומים עשויים לשכתב את חוק הכובד. יצרנו נוסחה חדשה לכוח הכבידה שאנו מכנים 'הנוסחה הפשוטה', והיא למעשה עידון של מילגרום ובקנשטיין. זה עולה בקנה אחד עם נתוני הגלקסיה עד כה, ואם תאמת עוד יותר את תחזיותיה למערכת השמש והקוסמולוגיה, זה יכול לפתור את תעלומת החומר האפל. יתכן שנוכל לענות על שאלות נפוצות כמו למשל האם תורת הכובד של איינשטיין צודקת והאם מה שמכונה "חומר האפל" אכן קיים ".
"תיאוריית הכבידה הלא-ניוטונית מוגדרת כעת באופן מלא על כל הכף על ידי פונקציה רציפה חלקה. הוא מוכן לזייף מדענים עמיתים. זה הזמן לשמור על ראש פתוח לשדות חדשים שחזינו בנוסחה שלנו, בעוד אנו ממשיכים בחיפוש אחר חלקיקי חומר כהה. "
הנוסחה החדשה תוצג בסדנא בינלאומית במצפה הכוכבים המלכותי באדינבורו באפריל, שתינתן לו אפשרות לבחון ולהתווכח על התיאוריה שעובדה מחדש. ד"ר ג'או וד"ר פאמאיי ידגימו את הנוסחה החדשה שלהם בפני קהל של מומחי חושך ומומחי כוח הכבידה מעשר מדינות שונות.
ד"ר פאמיי העיר כי "יתכן שתיאור הכבידה המותנה, וגם תורת החומר האפל, כפי שהם מנוסחים כיום, לא יפתרו את כל הבעיות של הדינמיקה או הקוסמולוגיה הגלקטית. האמת יכולה להיות עקרונית בין לבין, אבל זה מאוד מתקבל על הדעת שחסר לנו משהו בסיסי בכוח הכובד, וכי תידרש גישה תיאורטית חדשה לחלוטין כדי לפתור את כל הבעיות הללו. עם זאת הנוסחה שלנו כל כך מושכת עד שהיא מפתה לראות אותה כחלק מתורת יסוד שטרם ידועה. נראה כי כל נתוני הגלקסיה מוסברים ללא מאמץ ".
המקור המקורי: פרסום חדשות PPARC
