Probabilmente vorrai indossare i tuoi occhiali scettici e impostarli al massimo per questo. Un matematico italiano ha escogitato alcune formule complesse che possono, con notevole somiglianza, imitare le curve di rotazione delle galassie a spirale senza bisogno di materia oscura.
Attualmente, queste curve di rotazione galattica rappresentano la prova chiave dell'esistenza della materia oscura - dal momento che le stelle esterne delle galassie rotanti spesso si muovono attorno a un disco galattico così velocemente che dovrebbero volare nello spazio intergalattico - a meno che non sia presente una massa 'invisibile' aggiuntiva nella galassia per tenerli gravitazionalmente nelle loro orbite.
La questione può essere apprezzata considerando il moto kepleriano dei pianeti del nostro Sistema Solare. Mercurio orbita attorno al Sole a una velocità orbitale di 48 chilometri al secondo, mentre Nettuno orbita attorno al Sole a una velocità orbitale di 5 chilometri al secondo. Nel Sistema Solare, la vicinanza di un pianeta alla massa sostanziale del Sole è una funzione della sua velocità orbitale. Quindi, ipoteticamente, se la massa del Sole fosse ridotta in qualche modo, la velocità orbitale esistente di Nettuno lo sposterebbe verso l'esterno dalla sua orbita attuale, potenzialmente proiettandolo nello spazio interstellare se il cambiamento fosse abbastanza significativo.
La fisica della Via Lattea è diversa dal Sistema Solare, poiché la sua massa è distribuita in modo più uniforme attraverso il disco galattico, piuttosto che il 99% della sua massa è concentrato centralmente, come nel Sistema Solare.
Ciò nonostante, come spiega questo articolo di Universe Today passato , se assumiamo una relazione simile tra la massa cumulativa della Via Lattea e la velocità orbitale delle sue stelle esterne, dobbiamo riconoscere che gli oggetti visibili all'interno della Via Lattea hanno solo il 10-20% della massa necessaria per contenere la velocità orbitale delle stelle nel suo disco esterno. Quindi concludiamo che il resto di quella massa galattica deve essere materia oscura (invisibile).
Questa è la visione contemporanea del consenso su come funzionano le galassie e una componente chiave dell'attuale modello standard della cosmologia dell'universo. Ma Carati è arrivato con un'idea apparentemente non plausibile che le curve di rotazione delle galassie a spirale potrebbero essere spiegate dall'influenza gravitazionale della materia lontana, senza bisogno di fare appello alla materia oscura.
Immagine a sinistra:la curva di rotazione della galassia a spirale NGC 3198 che mostra le velocità effettive delle sue stelle esterne (punti tracciati), quindi le velocità che ci si aspetterebbe data la massa di materia visibile nel suo disco - sovrapposte al presunto contributo della massa di una materia oscura alone.Immagine a destra:La curva teorica di Carati calcolata dall'effetto della materia lontana e il suo notevole adattamento ai valori osservati da NGC 3198.
Concettualmente l'idea ha poco senso. Posizionare una massa gravitazionalmente significativa al di fuori dell'orbita delle stelle potrebbe trascinarle in orbite più ampie, ma è difficile capire perché ciò si aggiungerebbe alla loro velocità orbitale. Trascinare un oggetto in un'orbita più ampia dovrebbe richiedere più tempo per orbitare intorno alla galassia poiché avrà più circonferenza da coprire. Quello che generalmente vediamo nelle galassie a spirale è che le stelle esterne orbitano attorno alla galassia più o meno nello stesso periodo di tempo di altre stelle interne.
Ma sebbene il meccanismo proposto sembri un po' poco plausibile, ciò che è notevole nell'affermazione di Carati è che la matematica apparentemente fornisce curve di rotazione galattica che si adattano strettamente ai valori osservati di almeno quattro galassie conosciute. In effetti, la matematica offre una corrispondenza straordinariamente ravvicinata.
Con gli occhiali scettici saldamente al loro posto, si potrebbero trarre le seguenti conclusioni da questa scoperta:
• Ci sono così tante galassie là fuori che non è difficile trovare quattro galassie che si adattino alla matematica;
• La matematica è stata adattata per far corrispondere i dati già osservati;
• La matematica semplicemente non funziona; o
• Sebbene l'interpretazione dei dati da parte dell'autore possa essere oggetto di discussione, i calcoli funzionano davvero.
La matematica si basa su principi stabiliti nel Equazioni di campo di Einstein , il che è problematico in quanto le equazioni di campo si basano su principio cosmologico , che presuppone che l'effetto della materia lontana sia trascurabile – o almeno che si uniformi su larga scala.
Perplesso, l'articolo di Carati nota anche due ulteriori esempi in cui la matematica può anche adattare le galassie con velocità di rotazione decrescenti nelle loro stelle esterne. Ciò si ottiene cambiando il segno di uno dei componenti delle formule (che può essere + o -). Quindi, da un lato l'effetto della materia lontana è quello di indurre una pressione positiva che contiene la rapida rotazione delle stelle, impedendo loro di volare via – e dall'altro può indurre una pressione negativa per favorire un decadimento atipico in un curva di rotazione della galassia.
Come si suol dire, se qualcosa sembra troppo bello per essere vero, probabilmente non è vero. Tutti i commenti sono benvenuti.
Ulteriori letture:
Carati Effetti gravitazionali della materia lontana sulle curve di rotazione delle galassie a spirale .