Ha képesek lennénk kimutatni a Tejútrendszernek a bolygók pályájára gyakorolt hatását, az újabb lépés lenne a sötét anyag létének bizonyítása vagy éppen elvetése felé

Amikor megmérték a távoli galaxisokban a galaxisok közepe körül keringő csillagok sebességét, a csillagászok kiszámították, azok sokkal gyorsabban mozognak, mint ahogyan az ismert fizikai törvények szerint kellene. Vagy újra kell gondolni a gravitáció alapjait, vagy pedig nagyobb a galaxisok tömege a korábban mért értéknél. A kérdésre máig nem sikerült megnyugtató választ találni. A legelfogadottabb elmélet szerint a galaxisok tömege valójában nagyobb, közel tízszerese a korábban feltételezettnek. A probléma azonban nem ilyen egyszerű.

Képzeljük el, hogy távolról megvizsgálunk egy 10x10x10 centiméteres vaskockát. Tudjuk, hogy mekkora a sűrűsége, a térfogata, ebből könnyedén kiszámíthatjuk a tömegét. Majd amikor lemérjük, akkor a tömege tízszer akkorának adódik, mint a számított érték. Nem meglepő tehát, hogy a galaxisok tömegének kérdése komoly kihívás elé állítja a csillagászokat, akik közül legtöbben azt feltételezik, hogy valójában a galaxisokban (példánkban a kockában) a látható tömegnek még a további kilencszerese létezik az ún. "láthatatlan tömeg" vagy "sötét anyag" formájában. Erre ugyanakkor csak közvetett mérések utalnak, a sötét anyag mibenlétére, egyáltalán létezésére közvetlen bizonyítékot máig nem sikerült találni, így azt sem tudjuk, hogy egyszerűen csak valamilyen módon távcsöveink elől rejtőző égitestek vagy kis elemi részecskék sokasága adja összetételének fő részét.

Mordehai Milgrom izraeli fizikus még 1983-ban felvetette, hogy esetleg nincs is sötét anyag, pusztán arról van szó, hogy a gravitációs törvény nagy távolságokban nem működik, így azzal nem lehet egzakt módon kiszámítani a galaxisok tömegét. A kockás példával élve olyan ez, mintha egyszer csak rájönnénk, hogy a sűrűség képletéből (tömeg/térfogat) nem lehet kiszámítani a kocka tömegét. Pedig ki lehet, és a gravitációs törvény több évszázados sikeres alkalmazása is csak megerősítette azt, hogy Newtonnak igaza volt.

Csakhogy Newton számításait elsősorban a Naprendszer égitestei között fellépő kölcsönhatásokon tudjuk a leginkább ellenőrizni. A Milgrom által kidolgozott "Módosított Newtoni Dinamika" (Modified Newtonian Dynamics - MOND) szerint viszont a gravitáció a galaxisok kiterjedésével összemérhető, és annál nagyobb távolságokban működik észrevehetően másképp, kis távolságokban az általános gravitációs törvénnyel lehet számolni.

A MOND-elmélet ugyan a newtoni törvények módosításával valóban megmagyarázza a csillagok mozgását, arra azonban nincs válasz, hogy miért módosulna a gravitációs törvény nagy távolságokban. A MOND egyelőre tehát nem több, mint hipotézis, azt sem igazolni, sem az ismert törvényekből levezetni nem lehet. Emellett nem ismert olyan megfigyelési lehetőség sem, ami egyértelműen eldönthetné: a sötét anyag feltételezése, vagy a newtoni törvények módosítása lehet a galaxisok furcsa viselkedésének magyarázata.

Milgrom egy megjelenés előtt álló cikkében lehetőséget keresett a MOND-elmélet bizonyítására. A mi galaxisunk - vagyis a Tejútrendszer - közepének és az attól 30 ezer fényév távolságra keringő Napnak a gravitációja egy Naphoz közelebbi pontban kiegyenlítik egymást. Egy ebbe a pontba helyezett testre a galaxis közepe és központi csillagunk éppen azonos erővel hatna, s ha a test a Naphoz lenne közelebb, elindulna a Nap irányába, ha a Tejút magjához, akkor pedig arra. Ha viszont az odahelyezett testre ható gravitációs erők mégsem egyenlítenék ki egymást, pontosabban a számított helytől távolabb tennék ezt, akkor az a MOND-elméletet bizonyíthatná.

Természetesen a valóságban nincs olyan testünk, amelyet több ezer fényév távolságba küldhetnénk, hogy kimérjük a rá ható gravitációs erőt. Milgrom szerint azonban a Naptól távoli bolygók keringéséből is következtethetünk erre. A bolygó pályájának alakjára ugyanis természetesen a Napon kívül a többi bolygó, de valamilyen mértékben a galaxis centruma is hat. Ha az utóbbi hatás mértéke a számítottól eltér, akkor az ismét csak a MOND-ot támaszthatja alá.

Azt azonban Milgrom is elismeri, hogy a Naprendszerben nem ismerünk olyan bolygót, amelyik elég távol keringene a Naptól, hogy ez a rendkívül kis hatás egyáltalán kimutatható legyen jelenlegi műszereinkkel. Azt is hozzáteszi, hogy a Naprendszerből kifelé tartó Pioneer-űrszondák sebességének a várttól való eltérésére a MOND sem ad magyarázatot. De azért optimizmusra adhat okot, hogy most már legalább van egy olyan lehetséges mérési eljárásunk, melyet ha elvégezni nem is tudunk, de dönthet a MOND és a sötét anyag között. S talán a következő évtizedekben újabb, már valóban mérhető és kimutatható hatásokra is fény derül, amely a MOND-ot vagy a sötét anyag létezését erősítené meg.

Kapcsolódó cikkek: Drogos halál könnygáz miatt? | Elhunyt Marshall Nirenberg Nobel-díjas tudós | Érzéketlen háztartási robotok… | Egy életem, egy halálom | Rohamos ütemben emelkedik a hírportálok látogatottsága