Nova rotação da galáxia salva a controversa teoria da gravidade

Imagem de rádio do gás hidrogênio neutro na galáxia AGC 114905. Sua inclinação é estimada a partir da elipse preta, que se ajusta melhor aos dados. Assumindo que a galáxia é circular quando vista de frente, isso implica uma inclinação moderada de 32°. No entanto, o novo estudo sugere que a elipse azul para uma inclinação muito baixa pode realmente estar correta – salvando assim a teoria MOND – se a galáxia for intrinsecamente não circular. Os autores mostram que isso é possível usando uma simulação MOND dedicada. Crédito:Mancera Pina et al.

Um grupo internacional de astrônomos, liderado por um físico da Universidade de St Andrews, reviveu uma teoria alternativa da gravidade.
Liderado pelo Dr. Indranil Banik da Escola de Física e Astronomia de St Andrews, o estudo revelou uma alta velocidade de rotação prevista do gás em uma galáxia anã consistente com a teoria anteriormente desmascarada conhecida como Milgromian Dynamics (MOND).

Um estudo anterior da velocidade de rotação do gás na galáxia anã AGC 114905 (Mancera Pina et al, 2022) descobriu que o gás girava muito lentamente e afirmou que a teoria MOND estava morta.

Tais teorias são essenciais para entender nosso universo porque, de acordo com a física conhecida, as galáxias giram tão rapidamente que deveriam se separar. MOND, uma alternativa controversa à Relatividade Geral, a compreensão predominante inspirada em Einstein do fenômeno da gravidade que requer matéria escura para manter as galáxias unidas; não requer matéria escura. Como a matéria escura nunca foi detectada, apesar de décadas de pesquisas muito sensíveis, várias teorias foram apresentadas para explicar o que mantém as galáxias unidas, e o debate continua sobre qual é a certa. A velocidade de rotação muito baixa relatada no estudo de Mancera Pina et al é inconsistente com as previsões em um universo governado pela Relatividade Geral com grandes quantidades de matéria escura.

O grupo do Dr. Banik argumenta que a alta velocidade de rotação prevista na teoria da gravidade MOND é consistente com as observações se a inclinação da galáxia for superestimada.

A rotação de estrelas e gás em galáxias distantes não pode ser medida diretamente. Apenas o componente ao longo da linha de visão é conhecido a partir de medições espectroscópicas precisas. Se a galáxia for vista quase de frente, ela giraria principalmente dentro do plano do céu. Isso poderia levar os observadores a pensar que a galáxia está realmente girando muito lentamente, o que exigiria que eles superestimassem a inclinação entre os planos do disco e do céu. Esta inclinação foi estimada a partir de quão elíptica a galáxia aparece (veja a imagem).

O novo estudo explorou essa questão crucial usando simulações detalhadas do MOND de uma galáxia de disco semelhante à AGC 114905 feita na Universidade de Bonn por Srikanth Nagesh e instigada por Pavel Kroupa, professor da Universidade de Bonn e da Universidade Charles em Praga. As simulações mostram que ele pode parecer um tanto elíptico mesmo quando visto de frente. Isso ocorre porque as estrelas e o gás na galáxia têm gravidade e podem se transformar em uma forma um tanto não circular. Um processo semelhante causa os braços espirais em galáxias de disco, características que são tão comuns que muitas vezes são chamadas de galáxias espirais.

Como resultado, a galáxia pode estar muito mais próxima do que os observadores pensavam. Isso pode significar que a galáxia está girando muito mais rápido do que o relatado, removendo a tensão com o MOND.

Dr. Banik, principal autor do novo estudo, disse:"Nossas simulações mostram que a inclinação do AGC 114905 pode ser significativamente menor do que o relatado, o que significaria que a galáxia está realmente girando muito mais rápido do que as pessoas pensam, de acordo com as expectativas do MOND. "

Dr. Hongsheng Zhao, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St Andrews, disse:"A velocidade de rotação muito baixa desta galáxia é inconsistente com o MOND e a abordagem padrão com a matéria escura. Mas apenas o MOND é capaz de contornar essa aparente contradição."

O novo estudo também argumenta que é improvável que um efeito semelhante de "inclinação falsa" surja na abordagem padrão da matéria escura porque a galáxia é dominada pelo halo suave da matéria escura. As estrelas e o gás contribuem pouco para a gravidade, de modo que o disco não é "autogravitante".

Isso significa que é provável que pareça muito circular se visto de frente, conforme confirmado por simulações realizadas por outro grupo (Sellwood &Sanders, 2022). Como resultado, a elipticidade observada deve ser devido a uma inclinação significativa entre o disco e os planos do céu. A velocidade de rotação seria então muito pequena, o que implica que a galáxia tem muito pouca matéria escura. Não é possível nesta estrutura que uma galáxia anã isolada tenha uma quantidade tão pequena de matéria escura, dada a quantidade de massa que ela tem em estrelas e gás.

Pavel Kroupa, professor da Universidade de Bonn e da Universidade Charles em Praga, disse sobre o contexto mais amplo desses resultados:"Embora o MOND funcione bem nos testes realizados até agora, a abordagem padrão causa problemas muito graves em todas as escalas, desde galáxias anãs como AGC 114905 até escalas cosmológicas, conforme encontrado por muitas equipes independentes."

O artigo "Overestimated inclinations of Milgromian disk galaxies:the case of the ultradiffuse galaxy AGC 114905" foi publicado em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society + Explorar mais