一百万光年，仍在继续

新的突破性研究表明，星系的旋转曲线无限期地保持平坦，证实了修正引力理论作为暗物质替代品的预测

克利夫兰——凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的科学家们发现了一项新证据，挑战了对宇宙学的传统理解，这些新证据可能会重塑我们对宇宙的看法。

托比亚斯·米斯特勒（Tobias Mistele）是凯斯西储大学艺术与科学学院天文学系的博士后学者，他开创了一种革命性的技术，使用“引力透镜”来深入研究暗物质的神秘领域。他发现星系的旋转曲线在数百万光年内保持平坦，看不到尽头。

科学家以前认为，星系的旋转曲线必须随着你窥视太空而下降。

传统上，星系内恒星的行为一直困扰着天文学家。根据牛顿引力，由于引力减弱，外边缘的恒星 应该 更慢。这没有被观察到，导致了暗物质的推断。但即使是暗物质晕也应该结束，所以旋转曲线不应该无限期地保持平坦。

米斯特勒的分析违背了这一预期，提供了一个惊人的启示：我们称之为暗物质的影响远远超出了以前的估计，从银河系中心延伸了至少一百万光年。

如此长程的效应可能表明暗物质——正如我们所理解的那样——可能根本不存在。

“这一发现挑战了现有的模型，”他说，“这表明要么存在大量扩展的暗物质晕，要么我们需要从根本上重新评估我们对引力理论的理解。

艺术与科学学院天文学系教授兼主任斯泰西·麦高（Stacy McGaugh）表示，Mistele的研究结果将发表在 《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）上，突破了传统的界限。

“这一发现的影响是深远的，”McGaugh说。“它不仅可以重新定义我们对暗物质的理解，而且还召唤我们探索引力的替代理论，挑战现代天体物理学的结构。

颠覆爱因斯坦的理论

米斯特勒在他的研究中使用的主要技术，引力透镜，是爱因斯坦的广义相对论预测的一种现象。从本质上讲，当一个大质量物体，如星系团甚至一颗大质量恒星，弯曲来自遥远光源的光路时，就会发生这种情况。光的这种弯曲之所以发生，是因为物体的质量扭曲了它周围的时空结构。星系对光的这种弯曲持续的尺度比预期的要大得多。

作为研究的一部分，Mistele在图表上绘制了所谓的Tully-Fisher关系，以突出星系的可见质量与其旋转速度之间的经验关系。

“我们知道这种关系存在，”米斯特勒说。“但你走得越远，这种关系就会持续下去，这一点并不明显。这种行为会持续多久？这就是问题所在，因为它不可能永远持续下去。

米斯特勒说，他的发现强调了科学界进一步探索和合作的必要性，以及对其他数据的可能分析。

McGaugh指出，国际粒子物理学界在探测和识别暗物质粒子方面所做的努力是艰巨的，但到目前为止还没有成功。

“要么暗物质晕比我们预期的要大得多，要么整个范式都是错误的，”McGaugh说。“提前预测这种行为的理论是Moti Milgrom在1983年假设的修正引力理论MOND，作为暗物质的替代品。因此，对这一结果的明显且不可避免的有争议的解释是，暗物质是一种嵌合体;也许它的证据指向了爱因斯坦教给我们的某种新的引力理论。

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欲了解更多信息，请联系 [email protected] 的 Colin McEwen。