HAKUNA DALILI YA NGUVU ILIYOFICHIKA INAYOPINDA MAGALAKSI

Vipimo vya karibuni vya upanuzi wa Ulimwengu vinaacha nafasi kwa nishati nyeusi inayobadilika kadiri muda unavyokwenda, badala ya kisabiti cha kikosmolojia kisichobadilika. Maelezo mojawapo yaliyopendekezwa ni kwamba nishati nyeusi inaingiliana na maada nyeusi. Hilo lingevunja nguzo moja ya fizikia, kanuni ya ulinganifu (equivalence principle), inayosema kwamba kila kitu huanguka kwa namna ileile, lakini ndani ya sekta ya giza (dark sector) pekee.

Vielelezo kama hivyo huzalisha nguvu ya tano inayotenda juu ya maada nyeusi peke yake. Majaribio ya maabara ya kanuni ya ulinganifu yanafikia usahihi wa sehemu moja katika 10¹³ hadi 10¹⁵, lakini kwa jinsi yalivyoundwa hayawezi kuona nguvu inayopuuza maada ya kawaida. Vikomo bora hadi sasa vilitoka kwenye kosmolojia, katika kiwango cha elfu chache za mvuto, na baadhi ya tafsiri za data za karibuni hata zinapendelea nguvu ya ukubwa huo.

Diski iliyoachwa nyuma

Harry Desmond (Chuo Kikuu cha Portsmouth) na Pedro G. Ferreira (Chuo Kikuu cha Oxford) wanaitafuta ndani ya magalaksi. Galaksi ya mzunguko ni diski ya nyota na gesi iliyo ndani ya halo kubwa zaidi ya maada nyeusi. Ikiwa nguvu ya tano inavuta halo kuelekea miundo jirani lakini haivuti nyota, halo husonga mbele na diski hubaki nyuma, kwa makumi kadhaa ya parseki.

Diski inabaki imefungamana na halo, lakini mvuto wa halo wa kuirudisha hudhoofika kuelekea pembezoni. Kwa hiyo nyota za nje lazima zisogezwe zaidi kuliko zile za ndani, na diski hujipinda katika umbo la U, kikombe kinachofunguka mbali na nguvu. Kina cha kikombe kinalingana moja kwa moja na nguvu hiyo ilivyo kubwa.

Mchoro wa diski nyekundu ya nyota iliyopinda juu ya kitovu cha halo, na mshale wa kijani unaoonyesha nguvu ya tano ikivuta halo chini.

Jinsi nguvu inayotenda juu ya maada nyeusi peke yake inavyopinda diski: halo inavutwa mbali (mshale wa kijani), diski inatulia nje ya kitovu na kujikunja katika umbo la U. — Figure 1, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

Maelfu ya diski zinazoonekana kwa ubavu

Upindaji unaotabiriwa ni mdogo mno kuonekana katika galaksi yoyote moja, na magalaksi halisi hupinda kwa sababu nyingi za kawaida. Kwa hiyo jaribio ni la kitakwimu. Waandishi walipima mstari wa kati wa diski 3,968 zinazoonekana kwa ubavu katika picha za Sloan Digital Sky Survey, kwa kipimo kinachoitikia upindaji wa umbo la U pekee na kupuuza upindaji wa umbo la S unaoonekana mara nyingi kwenye magalaksi ya mzunguko.

Kutokana na ramani ya maada katika Ulimwengu wa karibu, hadi megaparseki 290, walikokotoa kwa kila galaksi mwelekeo na ukubwa wa nguvu ya tano ambayo ingeihisi. Kama nguvu hiyo ingekuwepo, upindaji ungelingana na utabiri huu.

Haulingani. Upindaji uliopimwa hauonyeshi dalili yoyote ya uhusiano uliotabiriwa, na hata unaegemea kidogo sana upande mwingine, athari ambayo waandishi wanaihusisha karibu kabisa na galaksi moja iliyokuwa na nyota ya mbele iliyobaki ndani ya picha yake.

Kikomo kikali mara tatu

Tokeo ni kikomo cha juu: nguvu ya tano lazima iwe dhaifu kuliko 7.7 × 10⁻⁴ ya mvuto (uaminifu wa 95%) kwa masafa ya megaparseki 8 na zaidi. Baada ya kujaribu mabadiliko kumi na tano ya dhana zao, waandishi wanatoa kikomo cha tahadhari cha 1.7 × 10⁻³.

Grafu ya utengaji wa ukubwa wa nguvu ya tano dhidi ya masafa, yenye mikunjo ya vikomo nyekundu na myeusi na nukta za tafiti nyingine juu yake.

Eneo lililotengwa (kijivu) kwa ukubwa wa nguvu ya sekta ya giza dhidi ya masafa yake; kulia, hali ya masafa yasiyo na kikomo, ambapo thamani kadhaa zinazopendelewa na ulinganishaji wa data za DESI (buluu, zambarau) ziko juu ya kikomo kipya. — Figure 3, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

Kwa masafa yasiyo na kikomo kwa vitendo, hata kikomo cha tahadhari ni imara mara tatu kuliko kizuizi kikali zaidi cha kikosmolojia, na imara mara 43 hadi 360 kuliko majaribio ya awali ya kiastrofizikia. Kinadhoofisha, kwa takriban sigma 2 hadi 3, viunganishi (couplings) vinavyopendelewa na ulinganishaji kadhaa wa karibuni wa nishati nyeusi inayoingiliana na data za utafiti wa DESI.

Mbinu hizi mbili zinakamilishana. Vikomo vya kikosmolojia vinategemea jinsi uga (field) ulivyotenda katika historia ya ulimwengu; jaribio la upindaji linapima nguvu inayotenda juu ya maada nyeusi leo. Katika masafa ya kati, uchambuzi wa kikosmolojia wa kielelezo rahisi zaidi bado unatoa kizuizi kikali zaidi kuliko kile cha tahadhari kilicho hapa.

Njia za kutokea

Nadharia bado inaweza kuificha nguvu ndani ya magalaksi kwa utaratibu wa “kukinga” (screening). Waandishi wanaonyesha kwamba aina za kawaida za kukinga haziwezi kufanya hivyo huku zikiifanya nguvu iendelee kuwa na maana kwa kosmolojia. Chaguo mbili za kigeni zaidi, kukinga kwa Vainshtein na kile kinachoitwa kiunganishi cha disformal (disformal coupling), bado ziko wazi na zimeachwa kwa kazi za baadaye. Hadi wakati huo, wanapendekeza kwamba ulinganishaji wa nishati nyeusi inayoingiliana uchukulie 1.7 × 10⁻³ ya mvuto kuwa dari.