23 juli 2024

Nieuwe relativistische MOND theorie kan kosmische achtergrondstraling verklaren

Credit: Skordis en Zlosnik

Hét euvel van alle theorieën van de Modified Newtonian Dynamics (MOND) was altijd dat ze met hun aangepaste zwaartekrachtswetten wel de beweging van sterren in sterrenstelsels kunnen verklaren, zónder de aanname van donkere materie daarbij, maar dat ze niet overweg kunnen met de beweging op grotere schaal, de beweging van sterrenstelsels in clusters en de ‘beweging’ op de allergrootste schaal, die zichtbaar is in de kosmische microgolf-achtergrondstraling. Mordehai Milgrom bedacht de MOND theorie in 1981 en alle versies die sindsdien verschenen zijn (ook door vele anderen) werken perfect op kleine schaal, die van sterrenstelsels, maar falen zodra de schaal toeneemt. Maar niet de nieuwe relativistische MOND van het duo Constantinos Skordis en Tom Zlosni, welke recent is gepubliceerd in Physical Review Letters (nou ja recent, ik had er ruim een jaar geleden ook al een blog over). Zij baseren zich op de originele MOND theorie, die stelt dat de zwaartekracht gevormd wordt door twee velden, een scalarveld en een tensorveld. Skordis en Zlosnik voegen daar enkele parameters aan toe die zich in het vroege heelal hebben gemanifesteerd, dat waren ‘zwaartekrachtmodificerende velden’ die donkere materie nabootsten. Alles bij elkaar voegen Skordis en Zlosnik vier vijf parameters toe aan de zes parameters van het gangbare LambdaCDM model, het ‘concordantiemodel’ dat wèl uitgaat van het bestaan van koude donkere donkere materie (CDM) en donkere energie (Lambda). Hieronder zie je de zes parameters van het LambdaCDM model.

ParameterSymboolWaarde
Physical baryon density parameterΩb h20.02230±0.00014
Physical dark matter density parameterΩc h20.1188±0.0010
Age of the universet013.799±0.021  × 109  years
Scalar spectral indexns0.9667±0.0040
Curvature fluctuation amplitude k0  = 0.002 Mpc−1Δ2R2.441+0.088−0.092×10−9
Reionization optical depthτ0.066±0.012

De RelMOND-theorie, zoals hij kortweg wordt genoemd, komt met kameleonachtige scalaire velden en daarmee zijn Skordis en Zlosnik in staat om het thermische anisotropiespectrum van de kosmische achtergrondstraling, met enkele duidelijke pieken in dat spectrum, te verklaren, zónder donkere materie. Bovenaan zie je de grafiek met het powerspectrum van de CMB, zowel de gemeten waarde (door de Europese Plancksatelliet) als de voorspelling volgens RelMOND (waarbij ze met drie mogelijkheden komen, een hyperbolische cosinusfunctie (Cosh), een exponentiële (Exp) en een Higgs-achtige kwartpotentiaal (Higgs)). De waarde van de pieken komt in RelMOND goed overeen met de gemeten pieken, al is er wel een kleine afwijking bij de multipole \\ell = 30, hetgeen een uitstekende kans biedt om de theorie te verifiëren door deze afwijking te detecteren. De theorie kan ook de waargenomen zwaartekrachtlenzen in clusters van sterrenstelsels verklaren (zie foto hieronder). Daarmee is deze in staat om de zwaartekrachteffecten op alle schalen te verklaren.

De lenzen van een sterrenstelsel rondom de cluster RCS2 032727-132623. Credit: ESA/NASA.

Grote vraag is natuurlijk wel waar dan die kameleonachtige scalaire velden vandaan komen, want daarmee vervangen ze feitelijk de donkere materie door een ander onbekend veld. Bron: Phys.org + Francis Naukas.

Share

Speak Your Mind

*