Nové poznatky o temné hmotě a teorii MOND na základě dat ze satelitu Gaia
Tato studie provedená Alainem Blanchardem a Evenem Coquerym na základě měření satelitu Gaia zkoumá schopnost modelů temné hmoty a teorie MOND vysvětlit pozorované rychlosti hvězd v naší galaxii, spoléhajíc se na přesná a rozsáhlá data.
Gravitační pole modelované pouze z viditelné hmoty v naší galaxii
Alain Blanchard a Even Coquery se rozhodli modelovat gravitační pole generované viditelnou hmotou naší galaxie. Zaměřili se výhradně na baryonickou hmotu, která se skládá z protonů a neutronů, a tvoří hvězdy. Jejich cílem bylo zjistit, zda tato pozorovatelná hmota stačí k vysvětlení změřených rychlostí hvězd.
Podle klasických gravitačních zákonů by rychlost hvězd měla klesat, jak se vzdaluje od galaktického středu. Pozorování však odhalují, že rychlost hvězd zůstává konstantní, i v periferních oblastech. Tento jev, zaznamenaný již v 70. letech, vedl k hypotéze o neviditelné hmotě: temné hmotě.
Kromě toho byla navržena i jiná hypotéza: teorie MOND (modifikovaná Newtonova dynamika). Ta navrhuje úpravy gravitačních zákonů při nízkých zrychleních, aniž by docházelo k invokaci existence nepozorované hmoty. Vědci tedy analyzovali relevance těchto dvou přístupů na základě dostupných dat.
Korespondence mezi daty Gaia a profilem temné hmoty NFW
Pro testování těchto modelů vědci využili měření ze satelitu Gaia Evropské kosmické agentury. Díky těmto údajům byli schopni vytvářet mapy galaktických rychlostí hvězd s vysokou úrovní přesnosti.
Použili známý model distribuce temné hmoty: profil Navarro-Frenk-White, který vychází ze kosmologických simulací. Tento model předpokládá existenci sférického haloa temné hmoty obklopujícího každou galaxii. Po úpravě jeho parametrů dle pozorování z Gaia dosáhli uspokojivého souladu.
Úpravy potřebné k tomu, aby MOND odpovídal pozorováním
Interpretace stejných dat podle teorie MOND vyžaduje několik úprav. Na jedné straně požadovaná baryonická hmota překračuje odhady stanovené pro naši galaxii. Na druhé straně je nutné místně měnit konstantu a0, která by v rámci této teorie měla být fixní.
Tato potřeba úpravy zpochybňuje základní princip univerzality MOND, protože tato konstanta by teoreticky měla zůstat stejná ve všech galaxiích. To přináší nejistoty ohledně obecné platnosti modelu.
Předběžná studie, která bude upřesněna s budoucími publikacemi Gaia
Blanchard a Coquery se opírají o částečný vzorek dat z mise Gaia. Čtvrtý úplný katalog se očekává v prosinci 2026, zatímco konečná verze, která pokryje celou misi, bude k dispozici v roce 2030. Tyto publikace představí příležitosti pro podrobnější analýzy.
Zatímco několik vědeckých týmů zveřejňuje vlastní interpretace dostupných dat, tyto práce nabízejí doplňkové perspektivy, i když ne vždy těží z metodologického zpracování, které aplikovaly oficiální týmy mise Gaia.
V tuto chvíli jsou získané výsledky v souladu s modelem temné hmoty typu NFW. Naopak teorie MOND vyžaduje specifické úpravy, aby odpovídala pozorováním. Budoucí katalogy umožní znovu vyhodnotit tyto hypotézy s větší přesností.
