Пт. Май 24th, 2024

Темная материя может взаимодействовать с гравитацией нелокальным образом

Эта нелокальность, по мнению ученых, проявляется как коллективное поведение частиц темной материи в ограниченной системе, что оказывается особенно актуальным в галактиках небольшого размера.

Темная материя

Исаак Ньютон сформулировал свою теорию гравитации как действие на расстоянии: планета мгновенно ощущает влияние другого небесного тела, независимо от расстояния между ними. Эта характеристика побудила Альберта Эйнштейна разработать знаменитую общую теорию относительности, в которой гравитация становится локальной деформацией пространства-времени. Принцип локальности гласит, что на объект непосредственно влияет только его окружающая среда: удаленные объекты не могут сообщаться мгновенно; важно только то, что здесь и сейчас.

Однако в прошлом столетии, с рождением и развитием квантовой механики, физики обнаружили, что нелокальные явления не только существуют, но и имеют основополагающее значение для понимания природы реальности.

Теперь новое исследование SISSA — Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati — недавно опубликованное в The Astrophysical Journal, предполагает, что темная материя, один из самых загадочных компонентов Вселенной, взаимодействует с гравитацией нелокальным образом. По мнению авторов, студентов Франческо Бенетти (Francesco Benetti) и Джованни Гандольфи (Giovanni Gandolfi), а также их руководителя Андреа Лапи (Andrea Lapi), это открытие может дать новый взгляд на до сих пор неясную природу темной материи.

Темная материя является фундаментальным компонентом природы: она отвечает за формирование структур, которые мы наблюдаем сегодня во Вселенной, и окружает светящуюся материю в галактиках, способствуя движению звезд, которые мы видим на небе. Однако природа темной материи, особенно ее взаимодействие с гравитацией в меньших галактиках, остается загадочной.

В последние десятилетия научное сообщество приложило большие усилия, чтобы понять эти загадочные явления, но многие вопросы остаются без ответа. Для изучения природы темной материи и ее взаимодействия с гравитацией может понадобиться новый подход.

В исследовании предлагается новая модель нелокального взаимодействия между темной материей галактики и гравитацией.

«Как будто вся материя во вселенной говорит темной материи в галактике, как двигаться», — утверждают авторы.

Для моделирования этой нелокальности использовалось исчисление дробей — математический инструмент, впервые разработанный в 17 веке и недавно нашедший применение в различных областях физики. Сила этого исчисления никогда прежде не проверялась в астрофизике.

Исследователи задались вопросом, может ли дробное исчисление стать ключом к пониманию загадочной природы темной материи и ее взаимодействия с гравитацией, и, что удивительно, экспериментальные результаты на тысячах галактик разных типов показали, что новая модель более точно описывает движение звезд по сравнению со стандартной теорией гравитации.

Эта нелокальность, по-видимому, проявляется как коллективное поведение частиц темной материи в ограниченной системе, что оказывается особенно актуальным в галактиках небольшого размера. Глубокое понимание этого явления могло бы приблизить нас к тому, что на самом деле представляет собой темная материя.

Однако на многие вопросы еще предстоит ответить. Как именно возникает нелокальность? Каковы ее последствия в более крупных структурах, таких как скопления галактик, или в явлении гравитационного линзирования, которое позволяет нам наблюдать далекие небесные объекты?

Более того, необходимо будет пересмотреть стандартную модель космологии с учетом этого нового механизма.

Источник: Francesco Benetti et al, Dark Matter in Fractional Gravity. I. Astrophysical Tests on Galactic Scales, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acc8ca

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *