Динамика на въртене на галактиките Физиците анализират влиянието на фотонната маса
Учените изследват въпроса дали ефектът на фотонната маса върху газообразните компоненти в галактиките е възможно толкова силен, колкото този на тъмната материя
Въртенето на звездите в галактики като нашия Млечен път е загадка. Защото всъщност орбиталната скорост трябва да намалее към ръба на галактиката. Всъщност обаче скоростта на звездите в централните и външните области на галактиките остава постоянна. Причината за това явление може да бъде невидима материя, която упражнява сила на гравитацията. Но въпреки че различни изследователски институции го търсят от десетилетия, така наречената тъмна материя все още не е намерена и не е известно от какво е направена. На този фон физиците Дмитрий Рютов, Дмитрий Будкер и Виктор Фламбаум изследват дали други влияния могат да обяснят ротационната динамика на галактиките. За тази цел те изследваха хипотетичния ефект, който би имала масата на фотоните, т.е. светлинните частици.
Професор доктор. Дмитрий Рютов, наскоро пенсиониран от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор, е експерт по физика на плазмата и получи наградата на Американското физическо общество (APS) Максуел за физика на плазмата през 2017 г. за услугите си в тази област. Горната граница за масата на фотона, общоприета в специализираната област, се връща към Рютов. Тъй като тази маса е изключително малка, тя обикновено се игнорира при разглеждане на атомни и ядрени процеси. Но дори една безкрайно малка фотонна маса би могла, според мисленето, да има ефект върху големи, астрофизични явления.
По време на престой в Майнц, Рютов, неговият домакин проф. Д-р Дмитрий Будкер от Института Хелмхолц Майнц (HIM) и проф. Д-р Виктор Фламбаум, сътрудник в Изследователския колеж на Гутенберг в Университета Йоханес Гутенберг, Майнц (JGU), следва този подход. Как може изключително ниската маса на фотоните да влияе на галактиките? Основният механизъм за съображенията е свързан с допълнителните центростремителни сили, които възникват чрез силата на електромагнитното поле в резултат на така наречения механизъм Proca.
Ефекти, толкова силни, колкото тези на тъмната материя?
„Ефектът, който изследваме теоретично тук, следователно не е ефект поради допълнителна гравитация“, обяснява Дмитрий Будкер. Обсъденият тук ефект може да възникне успоредно с ефектите на тъмната материя. Дори би могло - с определени предположения - да направи излишна нуждата от тъмна материя за описване на кривите на въртене. Кривите на въртене показват връзката между орбиталната скорост на звездите и тяхното разстояние от центъра на галактиката. „Започваме от определена маса на фотоните и можем да покажем, че тази маса би била достатъчна, за да генерира допълнителни сили в галактика, които са достатъчно големи, за да обяснят кривите на въртене“, казва Будкер. "Това беше изключително вълнуващ резултат за нас."
Физиците отидоха още по-далеч. Разгледали сте формирането на протозвездата и сте забелязали, че вашата теория има и други последици. Според тази теория дълголетните светлинни звезди с маса от няколко слънчеви маси - включително нашето слънце - имат силно елиптични орбити. "Очевидно това предсказание не е в съгласие с наблюденията, което означава, че не можем да обясним всичко." Ефектът на силите на прока може да бъде отговорен само за някои от особеностите, които могат да се видят в кривите на въртене. "Понастоящем не виждаме фотонната маса като решение на проблема с кривата на въртене. Но това може да е част от решението", обобщава Будкер. "Искаме да запазим отворено мислене, стига да не знаем какво всъщност е тъмната материя."
публикация
D. D. Ryutov, D. Budker, V. V. Flambaum, A Hypothetical Effect of the Maxwell - Proca Electromagnetic Stres on Galaxy Rotation Curves, The Astrophysical Journal 871: 2, 1 февруари 2019 г.,
DOI: 10.3847/1538-4357/aaf63a