ดาวคู่ที่อยู่ห่างกันมาก (หลายพันเท่าของระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์ถึงดวงอาทิตย์) ถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบทางเลือกอื่นนอกเหนือจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
เครดิตรูปภาพ: Dotted Yeti/Shutterstock.com
ในช่วงไม่กี่สัปดาห์ที่ผ่านมา เอกสารต่างๆ ได้รับการเผยแพร่และอัปโหลดบน ArXiv โดยอ้างว่าเอกสารดังกล่าวถืออยู่ปืนสูบบุหรี่สำหรับการสิ้นสุดของกฎแรงโน้มถ่วงอย่างที่เรารู้กัน การกล่าวอ้างที่ยิ่งใหญ่อย่างแน่นอน แต่เป็นข้ออ้างที่นักวิจัยรู้สึกมั่นใจ แล้วทำไมไอน์สไตน์และนิวตันถึงผิดล่ะ? คำถามและคำตอบส่วนหนึ่งเกี่ยวข้องกับสสารมืด-
สสารมืดเป็นสสารสมมุติที่มีปฏิกิริยากับแรงโน้มถ่วงเท่านั้น ไม่ใช่แสง ด้วยเหตุนี้จึงมองไม่เห็น (จึงเป็นชื่อเล่นที่มืด) แต่สามารถดึงแรงโน้มถ่วงได้ เหตุผลในการดำรงอยู่ของมันก็คือกาแลคซีหมุนรอบตัวในลักษณะที่แปลกประหลาดมากซึ่งสามารถอธิบายได้ง่ายหากมีสิ่งที่มองไม่เห็นอยู่รอบตัวมากมาย สสารมืดจะมีมากกว่าสสารปกติ ซึ่งประกอบขึ้นเป็นดวงดาว ดาวเคราะห์ และคาปิบารา- ห้าต่อหนึ่ง
ทางเลือกหลักในการมีสสารมืดแทนแสดงให้เห็นว่ากฎแรงโน้มถ่วงของเราเป็นสิ่งที่ต้องมีการแก้ไข สำหรับการเร่งความเร็วที่ต่ำมาก เช่นเดียวกับที่ดวงดาวประสบที่ขอบกาแลคซี ความเร่งจะไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันอีกต่อไป นี่คือ Modified Newtonian Dynamics หรือ MOND
มีมวลที่มองไม่เห็นหรือเราจำเป็นต้องเปลี่ยนวิธีการทำงานของแรงโน้มถ่วง? มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากในเรื่องประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะ ทำนายการมีอยู่ของดาวเนปจูนเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่มีต่อวงโคจรของดาวยูเรนัส มวลที่มองไม่เห็นจริงๆ อย่างน้อยก็ชั่วเวลาหนึ่ง แต่ความแปลกประหลาดของวงโคจรของดาวพุธก็ถูกอธิบายมาระยะหนึ่งแล้วด้วยดาวเคราะห์วัลแคนที่ไม่มีอยู่จริงและได้รับการแก้ไขเมื่อไดนามิกของนิวตันทำให้เกิดทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์
นี่ไม่ได้เป็นการบอกว่าทั้งสสารมืดและ MOND อาจเป็นเรื่องจริง แต่เรามีประสบการณ์ในทั้งสองแนวทาง สสารมืดยังคงเป็นทฤษฎีที่ชื่นชอบ เนื่องจากเมื่อรวมกับพลังงานมืดอื่นๆ ที่ไม่ได้รับการพิสูจน์แล้ว สสารมืดก็มีพลังในการทำนายที่ยอดเยี่ยม สามารถอธิบายคุณลักษณะของจักรวาลและการสังเกตการณ์ได้ที่ MOND ยังทำไม่ได้-
ตัวอย่างหนึ่งก็คือคลัสเตอร์กระสุน- การชนกันระหว่างกระจุกกาแลคซีสองแห่งนี้ได้รับการสังเกตอย่างละเอียด แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ใดและกระจายมวลไปที่ใด ซึ่งสอดคล้องกับการมีอยู่ของสสารบางรูปแบบที่มองไม่เห็น ความท้าทายอีกอย่างหนึ่งก็คือการสั่นของเสียงแบบแบริโอนิกการสั่นสะเทือนในสสารปกติที่จุดเริ่มต้นของจักรวาล สสารมืดและพลังงานมืดสามารถอธิบายสิ่งที่วัดได้
บทความล่าสุดไม่ได้มุ่งเน้นไปที่กาแลคซีหรือจักรวาล แต่ได้ทดสอบความเร่งของนิวตันในดาวคู่ที่มีดาวคู่กว้าง นี่เป็นการทดสอบที่ยอดเยี่ยมจริงๆ ความเร่งระหว่างดาวฤกษ์สองดวงนั้นน้อยมากเนื่องจากอยู่ห่างกันมาก เหมือนกับดาวฤกษ์ที่ขอบเข้าหาใจกลางกาแลคซี แต่ระบบดาวคู่นั้นเล็กเกินไปที่จะได้รับผลกระทบจากสสารมืด ดังนั้นหากนิวตันและไอน์สไตน์พูดถูก ก็ไม่ควรมีความเร่งที่ผิดปกติ อย่างน้อยก็ในเวอร์ชันอุดมคติของการทดลองนี้
นี่คือสิ่งที่มีความซับซ้อน กกระดาษล่าสุดพบความเร่งผิดปกติอันที่กำลังจะมาถึงก็เห็นด้วยเหมือนกัน แต่เป็นกระดาษจากไม่กี่เดือนที่ผ่านมากลับพบว่าความคาดหวังของ Netwonian นั้นถูกต้อง ทั้งหมดใช้ข้อมูลจากหอดูดาว Gaia ขององค์การอวกาศยุโรป
ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเลือกกระดาษแผ่นเดียวและบอกว่าถูกต้องอย่างแน่นอน เนื่องจากการทดสอบและการสังเกตยังห่างไกลจากสภาวะในอุดมคติ ความไม่แน่นอนเกี่ยวกับมวลของดาวฤกษ์ดังกล่าว การวางแนวและความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจร และความเป็นไปได้ของดาวข้างเคียงดวงที่สามที่มองไม่เห็นเป็นเพียงบางสิ่งที่อาจบิดเบือนว่าทำไมการทดสอบนี้จึงซับซ้อนและอาจให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างออกไป
บทความนี้ดึงดูดความสนใจของผู้คนอย่างแน่นอน แต่ก็ไม่ใช่ความตายสำหรับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเราในปัจจุบัน แน่นอนว่าจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมรวมถึงการสังเกตที่แม่นยำยิ่งขึ้นจาก Gaia เพื่อทดสอบแนวทางไบนารี่วงกว้างให้ดียิ่งขึ้น
