Zmodyfikowana dynamika Newtonowska (MOND)
Zmodyfikowana dynamika Newtonowska (MOND) to hipoteza fizyczna, która modyfikuje zasady dynamiki Newtona, wprowadzając nieliniową zależność siły od przyspieszenia. Celem tej hipotezy jest wyjaśnienie niezgodności rotacji galaktyk spiralnych z przewidywaniami mechaniki newtonowskiej, które często tłumaczone są istnieniem ciemnej materii.
Model MOND skutecznie opisuje zjawiska w galaktykach, ale nie sprawdza się w kontekście większych struktur, takich jak gromady galaktyk. W związku z tym większość astrofizyków woli przyjąć istnienie ciemnej materii. Zwolennicy MOND wskazują jednak na ograniczenia modelu Wszechświata opartego na ciemnej materii i energii w skali galaktycznej.
Tło historyczne
Obserwacje prędkości rotacji galaktyk spiralnych rozpoczęły się w latach 70. XX wieku. Ustalono, że prędkość obiegu gwiazd wokół centrów galaktyk nie maleje z ich odległością, co kontrastuje z prawem Keplera. Obserwowana płaska krzywa rotacji sugeruje, że gwiazdy poruszają się z prędkościami praktycznie niezależnymi od odległości od jądra galaktycznego.
Aby wyjaśnić tę rozbieżność, zaproponowano istnienie ciemnej materii w galaktykach, jednak w 1983 roku Mordechaj Milgrom zaproponował alternatywne rozwiązanie – modyfikację praw dynamiki Newtona. W jego modelu prawo dynamiki zmienia się w przypadku bardzo słabych oddziaływań.
Hipoteza MOND
W zmodyfikowanej dynamice Newtonowskiej prawo mówiące o sile jako funkcji masy i odległości ulega zmianie, co pozwala na wyjaśnienie stabilności dysków galaktycznych. Zmodyfikowane równanie ma postać:
, gdzie a0 to stała przyspieszenia.
Sukcesy i kontrowersje
- MOND dobrze przewiduje krzywe rotacji galaktyk bogatych w gaz.
- Analiza katalogu SLoWPoKES sugeruje skuteczność MOND w opisaniu interakcji obiektów w skali 7000 j.a.
- W 2013 roku MOND poprawnie opisał zachowania galaktyk karłowatych wokół Andromedy.
Jednak MOND nie radzi sobie z problemem „brakującej masy” w gromadach galaktyk i nie wyjaśnia zachowania niektórych zderzających się gromad galaktyk, takich jak Gromada Pocisk. Dodatkowo, nie opracowano spójnej teorii ewolucji struktur we Wszechświecie na bazie MOND. Relatywistyczne uogólnienie tej hipotezy, znane jako TeVeS, ma swoje ograniczenia, np. dotyczące stabilności gwiazd.
W 2007 roku John Moffat zaprezentował zmodyfikowaną wersję MOND, która miała lepiej opisywać Gromadę Pocisk, ale nie zyskała szerokiego uznania w środowisku naukowym.
