Может ли темная материя ошибаться? [дубликат]

В качестве альтернативы темной материи (ТМ) было предложено множество теорий и гипотез. Самыми популярными, пожалуй, являются

• МОНД (Модифицированная ньютоновская динамика):
  термин для различных теорий, в которых гравитационная сила падает менее круто, чем$1/r^2$на больших расстояниях.
• TeVeS (тензор-вектор-скаляр):
  релятивистское обобщение MOND.
• f(R)gravity :
  обобщение общей теории относительности, где так называемый скаляр Риччи, описывающий кривизну пространства (времени), может принимать различные формы, кроме числа.
• Энтропическая гравитация :
  теория, основанная на теории струн, описывающая гравитацию не как фундаментальное взаимодействие, а как так называемую энтропийную силу.

Обратите внимание, однако, что DM - это не просто "выдумка, объясняющая странную динамику". Что заставляет большинство (но не всех) физиков верить в существование DM, так это то, что несколько независимых наблюдений дают согласованные результаты не только качественно, но и количественно. В дополнение к кривым вращения спиральных галактик или дисперсии скоростей в звездных скоплениях, эллиптических галактиках и скоплениях галактик у вас есть, например,

• Гравитационное линзирование :
  Массивные скопления галактик «искажают» пространство вокруг себя, заставляя свет от фоновых источников отклоняться от прямого пути. Измерение этого расхождения говорит нам о массе объекта переднего плана, которую затем можно сравнить с видимой массой.

• Космический микроволновый фон :
  структура неоднородностей фонового излучения чувствительна к количеству как темной, так и «нормальной» материи.

• Формирование структуры :
  DM объясняет, как материя может коллапсировать и образовывать галактики через несколько 100 миллионов лет после Большого взрыва, до того, как Вселенная расширилась слишком сильно.

• Наблюдения сверхновых :
  то, как яркость далеких сверхновых уменьшается с красным смещением, зависит от истории расширения Вселенной, которая, в свою очередь, зависит от плотности различных компонентов Вселенной. Для объяснения расширения необходимо определенное количество материи, и это количество больше, чем наблюдаемое количество, на тот же коэффициент, который дают другие эксперименты.

Некоторые из вышеперечисленных явлений также объясняются альтернативными теориями, но в целом приходилось выдвигать несколько специальных гипотез. С моей точки зрения (но я не эксперт в этом!), ДМ — просто самое простое объяснение, и, согласно Бритве Оккама, большинство физиков предпочитает его. Я думаю, что эта теория несправедливо имеет репутацию «какой-то магии, которую астрономы вытащили из своей шляпы, чтобы объяснить то, чего они не понимают, и которую мы позаботились о том, чтобы ее нельзя было наблюдать, чтобы вы не могли доказать, что мы ошибаемся». . Но, во-первых, постулирование неизвестного объекта для объяснения какого-то явления вполне нормально в физике — так, например, были найдены Нептун и несколько элементарных частиц. И, во-вторых, есть несколько кандидатов на то, чем может быть DM, и, по крайней мере, некоторые из них делают опровержимые прогнозы. Если DM — частица, тогда эта частица может производить сигнал, который можно наблюдать. Предпринимается много попыток найти сигнал аннигиляции DM, который, как ожидается, будет находиться в области (десятков) ГэВ (например,HESS Collaboration 2011 и Cui et al. 2017 ). Предпринимаются также попытки прямого обнаружения — см., например, Liu et al. (2017) для обзора.

Я думаю, что одно из наиболее убедительных доказательств существования DM было получено при наблюдении за скоплением Пуля (и впоследствии многими другими скоплениями), где линзирование ясно показывает, как неучтенная масса следует за бесстолкновительными галактиками, а не за столкновительным газом. , как видно на этом красивом изображении:

^{Кластер пули. Розовым цветом показаны рентгеновские лучи газа, а синим — место концентрации массы. Предоставлено : НАСА/ЧАНДРА .}