Проблема в одной картинке
Если измерить скорость звёзд на разных расстояниях от центра галактики, получится кривая вращения. Ньютоновская гравитация, применённая к видимой массе, предсказывает, что кривая сначала растёт, а потом падает — так внешние планеты движутся медленнее внутренних. Реальные спиральные галактики так себя не ведут: их кривые растут и потом остаются плоскими далеко за пределами видимого диска.
Вера Рубин и Кент Форд показали это для Андромеды в 1970 году (Astrophysical Journal 159, 379), а десятилетие измерений сделало это правилом. Что-то добавляет гравитацию там, где видимой массы мало.
Ответ 1: гало тёмной материи
Стандартный ответ — невидимая материя, распределённая примерно сферическим гало вокруг каждой галактики. Космологические симуляции предсказывают форму гало; самый известный профиль — NFW Наварро, Френка и Уайта (1996). С подобранным для каждой галактики гало кривые вращения воспроизводятся хорошо.
Тёмная материя объясняет и то, что происходит далеко от галактик: картину пиков реликтового излучения, рост крупномасштабной структуры и скопление Пуля, где линзирующая масса отделена от столкнувшегося газа. Поэтому большинство космологов считают её вариантом по умолчанию.
Слабые места — на масштабе галактик. Симулированные гало слишком плотные в центре (проблема «ядро–касп»), каждой галактике нужны свои параметры гало. И за десятилетия поисков частица тёмной материи в лаборатории так и не обнаружена.
Ответ 2: MOND
В 1983 году Мордехай Милгром предложил менять закон вместо того, чтобы добавлять вещество. При ускорениях ниже примерно 1,2 × 10⁻¹⁰ м/с² гравитация ослабевала бы медленнее, чем по Ньютону. С одной этой константой MOND предсказывает многие кривые вращения только по видимому веществу.
Макго, Лелли и Шомберт (2016) нашли в галактиках SPARC тесное радиальное соотношение ускорений: наблюдаемое ускорение — простая функция ускорения от видимой материи. MOND это предсказывала. Для тёмной материи это совпадение, которое ещё нужно объяснить.
Слабости MOND зеркальны слабостям тёмной материи: скоплениям галактик всё равно нужна дополнительная масса, а релятивистским версиям трудно даётся реликтовое излучение.
Ответ 3: эмерджентная гравитация
Эрик Верлинде в 2010 году предположил, что гравитация не фундаментальна и возникает из того, как информация хранится на поверхностях. В 2017 году он вывел отсюда дополнительный гравитационный эффект на галактических масштабах, который имитирует тёмную материю и даёт шкалу ускорения, похожую на MOND. Модель молодая, проверки на реальных галактиках дают смешанные результаты.
Где в этом вопросе эта программа
Своей модели кривых вращения у исследовательской программы этого сайта нет. Её препринт, Pointer Architecture v9.0, работает на уровне формального вычислительного субстрата. Единственное космологическое утверждение в нём — воспроизведение стандартной голографической оценки тёмной энергии на языке субстрата; оно касается расширения Вселенной и ничего конкретного не говорит о динамике отдельных галактик.
Итог
На масштабе галактик кривые вращения можно описать без тёмной материи, а простой закон (MOND) предсказывает их удивительно хорошо. Но альтернативы, которая сравнялась бы с тёмной материей на скоплениях и в космологии, пока нет. Трезвая позиция такова: на масштабе галактик вопрос открыт, и двигаться вперёд стоит моделями, которые дают опровержимые предсказания на открытых данных.