MOND 与暗物质研究表明星系的旋转曲线永远保持平坦

凯斯西储大学的科学家们发现了挑战传统宇宙学观念的新证据，可能重塑我们对宇宙的看法。

凯斯西储大学文理学院天文系博士后学者托拜厄斯·米斯特勒开创了一种革命性的技术，利用“引力透镜”深入研究暗物质的神秘领域。他发现星系的旋转曲线在数百万光年内保持平坦，并且看不到尽头。

该作品已在预印本服务器arXiv上发表。

科学家此前认为，星系的旋转曲线在太空中观察越远时就会越慢。

传统上，星系内恒星的行为一直困扰着天文学家。根据牛顿引力，由于引力减弱，外缘的恒星应该会更慢。但这一现象并没有被观察到，这导致人们推断暗物质的存在。但即使是暗物质晕也应该会结束，因此旋转曲线不应该永远保持平坦。

Mistele 的分析打破了这种预期，并提供了一个惊人的启示：我们所说的暗物质的影响范围远远超出了之前的估计，其范围至少延伸到距离银河系中心一百万光年的地方。

如此长距离的影响可能表明，我们所理解的暗物质可能根本不存在。

“这一发现对现有模型提出了挑战，”他说，“这表明要么存在极其延伸的暗物质晕，要么我们需要从根本上重新评估我们对引力理论的理解。”

文理学院天文学系教授兼主任斯泰西·麦高夫 (Stacy McGaugh) 表示，米斯特尔的研究成果突破了传统的界限，该研究成果定于《天体物理学杂志快报》上发表。

“这一发现意义深远，”麦高夫说。“它不仅可以重新定义我们对暗物质的理解，而且还会促使我们探索引力的替代理论，挑战现代天体物理学的本质。”

颠覆爱因斯坦的理论

米斯特勒在研究中使用的主要技术是引力透镜，这是爱因斯坦广义相对论预测的一种现象。本质上，当一个大质量物体(如星系团或单个大质量恒星)弯曲来自遥远光源的光路时，就会发生这种现象。光线发生这种弯曲是因为物体的质量扭曲了周围的时空结构。星系对光线的这种弯曲在比预期大得多的尺度上持续存在。

作为研究的一部分，Mistele 在图表上绘制了所谓的塔利-费希尔关系，以强调星系可见质量与其自转速度之间的经验关系。

“我们知道这种关系是存在的，”米斯特尔说。“但这种关系是否会随着时间推移而持续下去却并不明显。这种行为会持续多久?这是个问题，因为它不可能永远持续下去。”

米斯特勒表示，他的发现强调了科学界进一步探索和合作的必要性，以及对其他数据进行分析的必要性。

麦高夫指出，国际粒子物理学界为探测和识别暗物质粒子做出了巨大努力，但迄今为止尚未成功。

麦高夫说：“要么暗物质晕比我们预期的要大得多，要么整个范式就是错误的。”

“预先预测到这种行为的理论是莫蒂·米尔格罗姆于 1983 年提出的作为暗物质替代品的修正引力理论 MOND。因此，对这一结果的显而易见且不可避免地存在争议的解释是，暗物质是一种嵌合体;也许它的证据指向了爱因斯坦教给我们的某种新的引力理论。”

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