„Upravená gravitace“ by mohla vyloučit temnou hmotu i planetu devět

V naší sluneční soustavě je oficiálně osm planet, ale někteří vědci tvrdí, že by mohla být i devátá. A to nejsou jen milovníci Pluta – důkazy naznačují, že na temných okrajích tam venku se skrývá obrovský neobjevený svět. Nyní nová studie zjistila, že podivnosti vnější sluneční soustavy lze vysvětlit modifikovanými teoriemi gravitace, alternativní myšlenkou k temné hmotě.

V 19. století si astronomové měřící oběžnou dráhu Uranu všimli některých nesrovnalostí mezi pozorováními a předpověďmi a došli k závěru, že je ovlivňována gravitací velkého neviditelného tělesa. V důsledku toho byla samozřejmě brzy objevena planeta Neptun.

V roce 2016 astronomové učinili podobnou předpověď: na základě bizarních orbitálních vzorů šesti ledových objektů v Kuiperově pásu je mohla ze stínu táhnout neznámá planeta o hmotnosti asi 10 Zemí. Zdálo se, že další důkazy z jiných objektů a dokonce i sklon Slunce tento případ posílily.

Jiní vědci však předložili alternativní vysvětlení, včetně interakcí gravitačních „nárazníků“ mezi planetami, vzdáleného disku skály a ledu a dokonce i malé černé díry. A nyní tým navrhl ještě divočejší nápad – úpravu samotné teorie gravitace.

Není to tak pobuřující tvrzení, jak by se mohlo zdát. Zatímco Newtonův zákon univerzální gravitace obstojí docela dobře pro vysvětlení rozsáhlé struktury a pohybu vesmíru, v některých situacích selže. Po větší část století byla temná hmota oblíbenou zátkou, která vyplnila díry, které Newtonův zákon zanechává v našich kosmologických modelech. Předpokládá se, že tato tajemná látka prostupuje vesmír, neodráží ani nevyzařuje žádné světlo a pouze interaguje s běžnou hmotou prostřednictvím své silné gravitace.

Jakkoli je temná hmota široce přijímána, nebyla nikdy přímo detekována, přestože po ní pátralo mnoho experimentů. Někteří vědci navrhují, že místo toho možná budeme muset upravit Newtonův gravitační zákon. Například účinky gravitace mohou být silnější při nízkých zrychleních, než popsal Newton, což by zrušilo potřebu temné hmoty. Tento model je známý jako Modified Newtonian Dynamics (MOND) a důkazy, které jej podporují, byly nedávno objeveny ve hvězdokupách a více než 150 galaxiích.

V nové studii teoretičtí fyzici aplikovali MOND na datový soubor použitý při hledání planety Devět. Podle jejich modelu, pokud MOND funguje, pak by se oběžné dráhy některých objektů ve vnější sluneční soustavě měly během milionů let přesunout do zákrytu s gravitačním polem galaxie Mléčná dráha. A k překvapení týmu zjistili, že seskupení drah těchto objektů přesně odpovídá pozorování v naší sluneční soustavě.

„Zarovnání bylo nápadné,“ řekl Harsh Mathur, spoluautor studie. „MOND je opravdu dobrý ve vysvětlování pozorování v galaktickém měřítku, ale nečekal jsem, že to bude mít znatelné účinky na vnější sluneční soustavu.“

Jakkoli je studie zajímavá, tým uznává, že soubor dat je poměrně malý a že stále existuje spousta dalších možných vysvětlení. Mezitím bude pravděpodobně pokračovat lov temné hmoty i planety Devět.

„Bez ohledu na výsledek tato práce zdůrazňuje potenciál vnější sluneční soustavy sloužit jako laboratoř pro testování gravitace a studium základních problémů fyziky,“ řekla Katherine Brown, spoluautorka studie.

Výzkum byl publikován v The Astronomical Journal.

Zdroj: Case Western Reserve University