В то время как теории частиц в настоящее время являются наиболее предпочтительными объяснениями темной материи, физики до сих пор не смогли обнаружить частицы темной материи таким образом, чтобы подтвердить или опровергнуть эти теории. Таким образом, некоторые теоретики изучают новые теории гравитации, которые ясно объясняют и объясняют существование этого неуловимого типа материи. Однако, чтобы избежать необходимости в темной материи, эти теории должны быть согласованы с космологическими наблюдениями, собранными до сих пор.

Два исследователя из Лаборатории реактивного движения (JPL) и Принстонского университета недавно провели исследование, направленное на лучшее понимание того, какие моменты альтернативные теории гравитации должны учитывать, чтобы эффективно поддерживать существование темной материи во Вселенной. Их статья, опубликованная в Physical Review Letters, описывает ряд ограничений, которые могут помочь определить потенциальную обоснованность альтернативных теорий гравитации.

Стандартная космологическая парадигма, ΛCDM, объясняет, как нынешняя Вселенная развивалась из космического микроволнового фона (CMB), по существу рисуя "картину" развития Вселенной с ее ранних дней до сегодняшнего дня. Эволюция структуры CMB в Галактики и нынешняя структура космической паутины могут быть оправданы существованием холодной темной материи (CDM).

"Мы хотели посмотреть, сможем ли мы использовать данные CMB и данные галактик, доступные сегодня, чтобы установить некоторые ограничения на то, как должна вести себя альтернативная теория гравитации, если она должна объяснить темную материю", - сказал Крис Пардо, один из исследователей, проводивших это исследование. Phys.org. "В принципе, если это действительно какая-то альтернативная гравитация, которая отвечает за темную материю, то она должна быть в состоянии точно объяснить, как нормальная материя эволюционирует от CMB до сегодняшнего дня."

Основная идея исследования, проведенного Пардо и его коллегой Дэвидом Н. Спергелем, уже была исследована другими исследователями, в том числе Скоттом Додельсоном из Института космологической физики Кавли в статье, опубликованной в 2011 году. Тем не менее Пардо и Шпергель были первыми, кто действительно рассчитал функцию, обобщающую эту идею.

"Мы показали, что любая теория, которая пытается объяснить темную материю изменением гравитации (а не появлением новой частицы), должна иметь очень уникальную форму", - объяснил Пардо. "На самом деле, эта форма была бы настолько уникальной, что, вероятно, привела бы к некоторым довольно сумасшедшим движениям галактик вблизи нас, чему мы не видим никаких доказательств. Таким образом, самое простое объяснение темной материи все еще заключается в том, что это какая-то частица."

Недавнее исследование Пардо и Шпергеля установило новые ограничения на конкретные качества, которыми должны обладать альтернативные теории гравитации, чтобы поддержать существование темной материи. Интересно, что исследователи обнаружили, что ни одна из предложенных до сих пор теорий гравитации не удовлетворяет этим ограничениям, что говорит о том, что если темная материя может быть объяснена такими теориями, то действительная теория еще не разработана. В будущем их работа может послужить основой для разработки альтернативных теорий гравитации, которые в большей степени согласуются с космологическими наблюдениями.

"В нашем исследовании мы предположили, что альтернативная теория гравитации должна быть "линейной", - сказал Пардо. "Сейчас мы рассматриваем, как распространить это на нелинейные теории."

ИСТОЧНИК