银河系旋转新研究修正引力成为暗物质的主要解释

（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：尽管暗物质是标准宇宙学模型的一个核心部分，但它并非没有问题。关于这种物质仍然存在着令人不安的谜团，其中最重要的一点是，科学家们没有发现它的直接粒子证据。尽管进行了多次搜索，我们还没有探测到暗物质粒子。因此，一些天文学家赞成一种替代方案，如修正牛顿动力学（MoND）或修正引力模型。而一项关于银河系旋转的新研究似乎支持他们。

MoND的想法是受银河系旋转的启发。一个星系中的大部分可见物质都聚集在中间，所以人们会想到，靠近中心的恒星会比远离中心的恒星有更快的轨道速度，类似于我们太阳系的行星。科学家已经观察到，一个星系中的恒星都以差不多的速度旋转。旋转曲线基本上是平坦而不是逐渐下降的。暗物质的解决方案是星系被看不见的物质的光环所包围，但在1983年，莫德海-米尔格罗姆认为我们的引力模型一定是错误的。

典型螺旋星系M33的旋转曲线（黄色和蓝色的点，带误差条）和根据可见物质的分布预测的曲线（白线）。两条曲线之间的差异是通过在星系周围增加一个暗物质晕来解释的。

在星际距离上，恒星之间的引力吸引力基本上适用于牛顿理论。因此，米格罗姆没有修改广义相对论，而是提议修改牛顿的万有引力定律。他认为，与其说吸引力是一个纯粹的平方反比关系，不如说无论距离远近，引力都有一个小小的残余拉力。这个残余力只有大约10万亿分之一吉，但它足以解释银河系的旋转曲线。

当然，仅仅在牛顿的引力中加入一个小项，就意味着你也必须修改爱因斯坦的方程式。所以MoND已经被以各种方式概括了，比如AQUAL，它代表了A Quadradic Lagrangian。AQUAL和标准的LCDM模型都可以解释观察到的银河系旋转曲线，但有一些微妙的区别。

测量的内外恒星运动之间的转变。资料来源：Kyu-Hyun Chae

这就是最近一项研究的意义所在。AQUAL和LCDM之间的一个区别在于内轨道恒星与外轨道恒星的旋转速度。对于LCDM来说，两者都应该受物质分布的制约，所以曲线应该是平滑的。AQUAL预测，由于理论的动态作用，曲线上有一个微小的弯曲。它太小了，无法在一个星系中测量，但是从统计学上看，在内部和外部的速度分布之间应该有一个小的转变。

因此，这篇论文的作者研究了斯皮策测光和精确旋转曲线（SPARC）数据库中观察到的152个星系的高分辨率速度曲线。他发现了一个与AQUAL一致的转变。这些数据似乎支持修正引力而不是标准暗物质宇宙学。

这个结果令人振奋，但它并没有决定性地推翻暗物质。但AQUAL模型也有自己的问题，例如它与观察到的星系的引力透镜不一致，但这却是一个弱势理论的胜利。