Динаміка обертання галактик Фізики аналізують вплив маси фотонів
Вчені досліджують питання про те, чи вплив маси фотонів на газоподібні компоненти в галактиках настільки сильний, як вплив темної речовини
Обертання зірок у таких галактиках, як наш Чумацький Шлях, є загадкою. Тому що насправді орбітальна швидкість повинна зменшуватися до краю галактики. Насправді ж швидкість зірок у центральній та зовнішній зонах галактик залишається незмінною. Причиною цього явища може бути невидима речовина, яка діє під дією сили тяжіння. Але хоча різні дослідницькі установи шукали її протягом десятиліть, так званої темної матерії ще не знайдено і невідомо, з чого вона зроблена. На цьому тлі фізики Дмитро Рютов, Дмитро Будкер і Віктор Фламбаум досліджували, чи можуть інші впливи пояснити динаміку обертання галактик. З цією метою вони досліджували гіпотетичний ефект, який мала б маса фотонів, тобто легких частинок.
Професор доктор Дмитро Рютов, нещодавно звільнений з Національної лабораторії Лоуренса Лівермора, є експертом з фізики плазми і отримав премію Американського фізичного товариства (APS) Максвелла в галузі фізики плазми в 2017 році за свої заслуги в цій галузі. Загальноприйнята експертами верхня межа маси фотона сягає Рютова. Оскільки ця маса надзвичайно мала, її зазвичай ігнорують при розгляді атомних та ядерних процесів. Але навіть нескінченно мала маса фотонів могла б, згідно з мисленням, впливати на великі, астрофізичні явища.
Під час перебування в Майнці Рютов, його господар проф. Дмитро Будкер з Інституту Гельмгольца в Майнці (HIM) та проф. Віктор Фламбаум, член Науково-дослідного коледжу Гутенберга в Університеті Йоганнеса Гутенберга в Майнці (JGU), застосовує такий підхід. Як надзвичайно мала маса фотонів може впливати на галактики? Основний механізм міркувань стосується додаткових доцентрових сил, які генеруються напруженістю електромагнітного поля в результаті так званого механізму Прока.
Ефекти такі ж сильні, як у темної речовини?
"Отже, ефект, який ми тут досліджуємо теоретично, не є наслідком додаткової сили тяжіння", - пояснює Дмитро Будкер. Обговорюваний тут ефект може відбуватися паралельно ефекту темної речовини. Це могло б навіть - за певних припущень - зробити необхідність у темній речовині для опису кривих обертання абсолютно зайвою. Криві обертання показують залежність між орбітальною швидкістю зірок та їх віддаленістю від центру галактики. "Ми починаємо з певної маси фотонів і можемо показати, що цієї маси було б достатньо, щоб генерувати додаткові сили в галактиці, які досить великі, щоб пояснити криві обертання", - говорить Будкер. "Це було надзвичайно захоплюючим результатом для нас".
Фізики пішли ще далі. Ви розглянули формування протозірок і помітили, що ваша теорія має інші наслідки. Згідно з цією теорією, довгожителі, легкі зірки масою декількох сонячних мас - включаючи наше Сонце - мають високоеліптичні орбіти. "Очевидно, що цей прогноз не узгоджується із спостереженнями, а це означає, що ми не можемо пояснити все". Вплив сил прока може нести відповідальність лише за деякі особливості, які можна побачити на кривих обертання. "На даний момент ми не бачимо масу фотонів як рішення проблеми кривої обертання. Але це може бути частиною рішення", - резюмує Будкер. "Ми хочемо тримати відкрите мислення, поки не знаємо, що насправді є темна матерія".
публікація
Д. Д. Рютов, Д. Будкер, В. В. Фламбаум, Гіпотетичний вплив електромагнітних напружень Максвелла - Проки на криві обертання галактики, Астрофізичний журнал 871: 2, 1 лютого 2019 р.,
DOI: 10.3847/1538-4357/aaf63a