Immagine radio dell'idrogeno gassoso neutro nella galassia AGC 114905. La sua inclinazione è stimata dall'ellisse nera, che si adatta meglio ai dati. Supponendo che la galassia sia circolare se vista di fronte, ciò implica un'inclinazione moderata di 32°. Tuttavia, il nuovo studio suggerisce che l'ellisse blu per un'inclinazione molto bassa potrebbe effettivamente essere corretta – salvando così la teoria MOND – se la galassia è intrinsecamente alquanto non circolare. Gli autori mostrano che ciò è possibile utilizzando una simulazione MOND dedicata. Credito:Mancera Pina et al.
Un gruppo internazionale di astronomi, guidato da un fisico dell'Università di St Andrews, ha riproposto una teoria della gravità alternativa.
Diretto dal Dr. Indranil Banik della School of Physics and Astronomy di St Andrews, lo studio ha rivelato un'elevata velocità di rotazione prevista del gas in una galassia nana coerente con la teoria precedentemente smentita nota come Milgromian Dynamics (MOND).
Uno studio precedente sulla velocità di rotazione del gas nella galassia nana AGC 114905 (Mancera Pina et al, 2022) ha scoperto che il gas ruotava molto lentamente e affermava che la teoria MOND era morta.
Tali teorie sono essenziali per comprendere il nostro universo perché, secondo la fisica nota, le galassie ruotano così velocemente che dovrebbero allontanarsi. MOND, un'alternativa controversa alla Relatività Generale, la prevalente comprensione ispirata a Einstein del fenomeno della gravità che richiede la materia oscura per tenere insieme le galassie; non richiede materia oscura. Poiché la materia oscura non è mai stata rilevata nonostante decenni di ricerche molto sensibili, sono state avanzate varie teorie per spiegare cosa tiene insieme le galassie e il dibattito infuria su quale sia giusto. La velocità di rotazione molto bassa riportata nello studio di Mancera Pina et al non è coerente con le previsioni in un universo governato dalla relatività generale con grandi quantità di materia oscura.
Il gruppo del Dr. Banik sostiene che l'elevata velocità di rotazione prevista nella teoria della gravità MOND è coerente con le osservazioni se l'inclinazione della galassia è sovrastimata.
La rotazione di stelle e gas in galassie lontane non può essere misurata direttamente. Solo il componente lungo la linea di vista è noto da precise misurazioni spettroscopiche. Se la galassia è vista quasi di fronte, ruoterebbe principalmente all'interno del piano del cielo. Ciò potrebbe indurre gli osservatori a pensare che la galassia stia effettivamente ruotando molto lentamente, il che richiederebbe loro di sovrastimare l'inclinazione tra il disco e i piani del cielo. Questa inclinazione è stata stimata da quanto ellittica appare la galassia (vedi immagine).
Il nuovo studio ha esplorato questo problema cruciale utilizzando simulazioni MOND dettagliate di una galassia a disco simile all'AGC 114905 realizzate all'Università di Bonn da Srikanth Nagesh e istigate da Pavel Kroupa, Professore all'Università di Bonn e all'Università Carlo di Praga. Le simulazioni mostrano che può apparire in qualche modo ellittico anche se visto di fronte. Questo perché le stelle e il gas nella galassia hanno gravità e possono assumere una forma alquanto non circolare. Un processo simile provoca i bracci a spirale nelle galassie a disco, caratteristiche così comuni che sono spesso chiamate galassie a spirale.
Di conseguenza, la galassia potrebbe essere molto più vicina di quanto pensassero gli osservatori. Ciò potrebbe significare che la galassia sta ruotando molto più velocemente di quanto riportato, rimuovendo la tensione con MOND.
Il Dr. Banik, autore principale del nuovo studio, ha dichiarato:"Le nostre simulazioni mostrano che l'inclinazione di AGC 114905 potrebbe essere significativamente inferiore a quella riportata, il che significherebbe che la galassia sta effettivamente ruotando molto più velocemente di quanto si pensi, in linea con le aspettative di MOND. "
Il dottor Hongsheng Zhao, della School of Physics and Astronomy dell'Università di St Andrews, ha dichiarato:"La velocità di rotazione molto bassa riportata di questa galassia non è coerente sia con MOND che con l'approccio standard con la materia oscura. Ma solo MOND è in grado di aggirare questa apparente contraddizione."
Il nuovo studio sostiene inoltre che è improbabile che un simile effetto di "falsa inclinazione" si manifesti nell'approccio standard della materia oscura perché la galassia è dominata dall'alone liscio di materia oscura. Le stelle e il gas contribuiscono poco alla gravità, quindi il disco non è "autogravitante".
Ciò significa che è probabile che sembri molto circolare se visto di fronte, come confermato dalle simulazioni eseguite da un altro gruppo (Sellwood &Sanders, 2022). Di conseguenza, l'ellitticità osservata deve essere dovuta a una significativa inclinazione tra il disco e i piani del cielo. La velocità di rotazione sarebbe quindi molto piccola, il che implica che la galassia ha pochissima materia oscura. Non è possibile in questo quadro che una galassia nana isolata abbia una quantità così piccola di materia oscura data la massa che ha nelle stelle e nel gas.
Pavel Kroupa, Professore all'Università di Bonn e all'Università Carlo di Praga, ha detto del contesto più ampio di questi risultati:"Sebbene MOND funzioni bene nei test condotti finora, l'approccio standard causa problemi molto gravi su tutte le scale che vanno dalle galassie nane come AGC 114905 fino alle scale cosmologiche, come trovato da molti team indipendenti."
Il documento "Overstimated inclinations of Milgromian disk galaxies:the case of the ultradiffuse galaxy AGC 114905" è pubblicato in Monthly Notice of the Royal Astronomical Society + Esplora ulteriormente
