הכוכבים בגלקסיות כדוריות קטנות מתנהגים בדרך שגרמה למדענים לשער כי המסה שלהם נשלטת בעיקר בידי חומר אפל. כך טוענים חוקרים מאוניברסיטת מישיגן
הכוכבים בגלקסיות כדוריות קטנות מתנהגים בדרך שגרמה למדענים לשער כי המסה שלהם נשלטת בעיקר בידי חומר אפל. כך טוענים חוקרים מאוניברסיטת מישיגן. פרופ' לאסטרונומיה, מריו מאתיאו, והפוסט דוקטורנת מאתיו ווקר מדדו את מהירותם של 6,804 כוכבים בשבע גלקסיות לוויניות המקיפות את שביל החלב – קארינה, דראקו, פורנאקס, לאו 1, לאו 2, סקולפטור וסקטאנס. הם מצאו כי בניגוד למה שצפוי מהתחזיות שנערכו לפי חוקי ניוטון, הכוכבים בגלקסיות אלה אינם נעים לאט יותר ככל שהם רחוקים ממרכז הגלקסיה.
“בגלקסיות אלה רואים את הבעיה היישר מהגרעין” אומר מתאו. “מהירות הכוכבים לא קטנה. היא פשוט נשארת זהה, והדבר מוזר ביותר.
האסטרונומים כבר יודעים שכוכבים בגלקסיות ספירליות מתנהגים בדרך דומה. מחקר זה הגדיל לאחרונה באורח דרמטי את המידע הזמין אודות הגלקסיות הקטנות יותר והפך לאפשרית את היכולת לאשר כי פיזור האור והכוכבים בהם אינו זהה לפיזור המסה.
“יותר מאשר הכפלנו את כמות הנתונים שהיו לנו על גלקסיות אלה, והדבר מאפשר לנו לחקור אותם בדרך חסרת תקדים. המחקרים שלנו הראו כי גלקסיות ננסיות נשלטות לחלוטין על ידי החומר האפל” אומר ווקר. ווקר קיבל את הדוקטורט שלו מאוניברסיטת מישיגן מוקדם יותר השנה וכעת הוא משלים את הפוסט-דוקטורט באוניברסיטת קיימברידג' בבריטניה.
החומר האפל הוא ישות שהאסטרונומים לא הצליחו לצפות ישירות, אך הם מסיקים על קיומו משום שהם יכולים לגלות את השפעת הכבידה שלו על החומר הנראה. בהתבסס על המדידות הללו, התיאוריה השלטת כיום באסטרונומיה ובקוסמולוגיה היא שהחלקים הנראים של היקום מהווים רק שבריר מכלל החומר והאנרגיה.
“כוכב הלכת נפטון היה פעם 'חומר אפל' אמר מתיאו. לפני שהמונח אפילו נטבע, חזו האסטרונומים את קיומו בהתבסס על אנומליה במסלולו של שכנו במערכת השמש – אורנוס. הם ידעו בדיוק היכן לחפש את נפטון
ברבע המאה האחרונה, מחפשים האסטרונומים אחר הנפטון של היקום, אם ניתן לכנות זאת כך. החומר האפל יכול ללבוש צורה של כוכבים ננסיים וכוכבי לכת, חלקיקי יסוד לרבות נויטרינו, או חלקיקים היפוטתיים שעד כה לא התגלו שאינם יוצרים קשר הדדי עם האור הנראה או עם חלקים אחרים של הספקטרום האלקטרומגנטי.
החומר האפל הוא זה שלדברי המדענים מחזיק את הגלקסיות יחדיו. הכוח הכבידתי של החומר הנראה אינו חזק מספיק כדי למנוע את הכוכבים מלברוח מהגלקסיה. תיאוריות אחרות קמו כדי לנסות להסביר את .אי ההתאמה הזו כדוגמת הדינמיקה הניוטונית המתוקנת, אומר מתיאו, הטוענת כי כוחות הכבידה הופכים חזקים יותר כאשר כוחות התאוצה חלשים. התוצאות מתסתדרות בכל אופן עם ניבויי מודל החומר האפל אך אינן מוציאות מכלל ספק את התיאוריה הפחות פופולרית.
גלקסיות ננסיות אלה לא שוות שיסתכלו אליהם, אך הדבר עשוי להשתנות לאחר התוצאות של המחקר שלנו והתובנה החדשה על טבעו של החומר האפל, ואולי אפילו של הכבידה.
ווקר הציג את מחקרו במפגש המדעי מגלן שנערך ב-30 באוקטובר בקיימברידג' מסצ'וסטס. המחקר פורסם בגליון ה-20 בספטמבר של כתב העת אסטורפיסיקל ג'ורנל לטרס.
12 תגובות
נשאיר לסטודנטים? 🙂
לר.בשה
בסדר, אבל מדובר פה בחורים שחורים שצפיפות המסה שלהם גבוהה ולכן אני יודע שהתנהגותן היחסותית שונה משמעותית מזו הניוטונית.
אבל האם ההבדל הוא משמעותי גם במסות גדולות מאד אך לא צפופות?, לא ניראה לי.
סבדרמיש יהודה
ליהודה סבדרמיש
אני לא בטוח שהיא לא כ"כ מופעת מהמסה, לדוגמה כאשר ישנה מערכת בינארית של חורים שחורים או כוכבי ניטרונים, גלי הכבידה גורמים לאיבוד אנרגיה, והמערכת תקרוס- בניגגוד לתחזית חוקי ניוטון. אבל שוב, אני ממש לא מומחה.
לר.בשה
תורת היחסות הכללית והפרטית מושפעת ממהירות המסות ומצפיפותם, אני לא בטוח שגם מגודלם של המסות.
עד כמה שאני יודע, גלקסיה גדולה ואיטית אמורה להתנהג על פי ניוטון בצורה מאד מדוייקת.
אבל אנצל את סוף השבוע לבדיקה
סבדרמיש יהודה
ליהודה סבדרמיש
לא דיברתי על תורת היחסות הפרטית- התכוונתי לכללית. היא סוטה מחוקי ניוטון לא רק בגלל מהירויות האובייקטים, אלא מסתם העצומה והמרחקים העצומים.
(אבל אני לא מומחה, אז יכול מאוד להיות שאני טועה, ושהתוצאות לא מושפעות עד-כדי-כך מהתיקון היחסותי בקנה מידה כזה)
לאדם
הסבר ממצה תוכל לקבל מקריאת מאמרי:-
על גלקסיות ספיראליות, גרביטציה ומסה אפילה
תוכל למצוא את המאמר בגוגל אם תחפש את השם הנ"ל
באופו כללי אני מראה אפשרות שאולי הפרשי לחצים בין חלקיקים בחלל יספיק להנעת הגלקסיות, ללא צורך בגרביטציה.
סבדרמיש יהודה
ליהודה סבדרמיש
טענתך היא שטווח ההשפעה של כוח הכבידה הוא בעל גודל סופי?
והאם זה יכול להסביר את התופעה של תנועת הכוכבים כפי שתוארה במאמר?
גם לך לא חסר יהודה המשכים קום. 🙂
כשאמרתי ריק כמובן שלא התכוונתי לריק שהשואל תמה עלי,ו הרי באותה שורה כתבתי שדה היגס…אז בבקשה לא להיות טרחנים ולנסות להבין.
לעמי בכר, כמוך, גם אני מאמין שהיקום כולו מלא באינספור חלקיקים והוא רחוק מלהיות ריק.
אני רק חושב מה היה קןרה אם הייתי ניגש לחוקרים הניכבדים ואומר להם שלדעתי לא רק שאין מסה אפילה, גם אין גרביטציה במרחקים גלקטיים. היו מסתכלים עלי כמו יצור מעולם אחר, או אחד שברח מאיזה שהוא מוסד סגור,
ל ר.בשה. אני מסכים איתך שנוסחאות ניוטון שמוכחות בדרגת דיוק גבוהה רק במרחקים קטנים של מערכת השמש שלנו אינם מתאימים לשימוש גם למרהקים גלקטיים בגלל אי הודאות שבהם.
אין גם צורך להשתמש בנוסחאות תורת היחסות בגלל מהירותן הקטנה של הגלקסיות והכוכבים שבהן, יחסית למהירות האור.
שיהיה לנו יום טוב
סבדרמיש יהודה
נ.ב. אני שם לב לשעות שהגבתם בהן, אני מבין שכאשר יש נדודיי שינה אין טוב יותר מאשר לעיין באתר הידען . בחיוך!
חוקי ניוטון? איך מצפים לתוצאות נורמאליות אם משתמשים בחוקי ניוטון בסדר גודל של גלקסיות?
יש ריק?
או שמדובר בחורים שחורים או שמדובר באפקטים מאקרוסקופיים של שדה היגס בריק. ובכלל נראה לי שבסופו של דבר יתברר שאין הבדל בין שני אלו.