Η θεώρηση ότι νόμος της βαρύτητας, όπως περιγράφεται από τη Νευτώνεια μηχανική ή τη γενική θεωρία της Σχετικότητας, ισχύει αναλλοίωτος σε όλες τις κλίμακες οδηγεί κατά ανάγκη στην υπόθεση της Σκοτεινής ύλης. Το 80% της μάζας του Σύμπαντος δεν εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και μπορούμε να αντιληφθούμε την ύπαρξη της μόνο μέσω της βαρυτικής έλξης που ασκεί στη συνήθη, φωτεινή, ύλη. Χωρίς σκοτεινή ύλη, η κλασική βαρύτητα δεν μπορεί να εξηγήσει βασικά παρατηρησιακά δεδομένα, όπως η ταχύτητα περιστροφής αστέρων γύρω από το κέντρο σπειροειδών γαλαξιών.
Υπάρχουν όμως αντικείμενα που μπορούν να αποκαλύψουν διαφοροποιήσεις από το νόμο της κλασικής βαρύτητας και άρα να επιβεβαιώσουν ή να αντικρούσουν τη θεωρία της τροποποιημένης βαρύτητας. Τα διπλά αστέρια παραδείγματος χάρη, περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο λόγω της βαρυτικής τους αλληλεπίδρασης. Όταν η μάζα των δύο αστέρων είναι μικρή (παρόμοια με το Ήλιο) και η απόσταση μεταξύ τους μεγάλη (τουλάχιστον μερικές χιλιάδες φορές την απόσταση Γης-Ήλιου, για σύγκριση ο Πλούτωνας απέχει από το Ήλιο μόλις 40 φορές την απόσταση Γης-Ήλιου) η βαρύτική δύναμη που το ένα άστρο ασκεί στο ζευγάρι του είναι αρκετά ασθενής ώστε πιθανές αποκλίσεις από την κλασσική βαρύτητα να γίνονται εμφανείς και μετρήσιμες.
 |
| Σχετική ταχύτητα διπλών συστημάτων (κατακόρυφος άξονας) μικρής μάζας και μεγάλου διαχωρισμού από το Sloan Digital Sky Survey ως συνάρτηση της απόστασής μεταξύ των δύο σωμάτων (οριζόντιας άξονας). Τα σημεία (μπλε) είναι οι μετρήσεις από το Sloan Digital Sky Survey. Η κόκκινη γραμμή αντιστοιχεί στην πρόβλεψη της κλασικής βαρύτητας. Εάν η θεωρία ίσχυε θα έπρεπε όλα τα σημεία να βρίσκονται κάτω από την κόκκινη γραμμή, κάτι που δεν συμβαίνει. Αντίθετα φαίνεται ότι η κατανομή των μετρήσεων είναι σχεδόν σταθερή με την απόσταση, σε συμφωνία με την τροποποιημένη βαρύτητα. |
Στην πράξη επειδή η τροχιά των αστέρων δύναται να είναι ελλειπτική και δεν γνωρίζουμε το επίπεδο περιστροφής καθώς οι κινήσεις του διπλού συστήματος προβάλλονται στην ουράνια σφαίρα, περιμένει κανείς να παρατηρήσει διασπορά στις μετρούμενες σχετικές ταχύτητες των διπλών συστημάτων. Ο διαχωρισμός όμως ανάμεσα στην κλασική και τροποποιημένη βαρύτητα παραμένει. Στην ρεαλιστική περίπτωση η κατανομή των σχετικών ταχυτήτων που μετράμε έχει μέγιστη τιμή (άνω όριο) που είτε ελαττώνεται με την απόσταση στην περίπτωση της κλασικής βαρύτητας, είτε παραμένει σταθερή στην περίπτωση της τροποποιημένης βαρύτητας.
Αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο Nacional Autonoma του Μεξικού παρουσιάζουν το παραπάνω απλό παρατηρησιακό τεστ σε πρόσφατη δημοσίευση, χρησιμοποιώντας το δείγμα διπλών αστέρων μικρής μάζας και μεγάλης απόστασης από το Sloan Digital Sky Survey. Τα αποτελέσματα φαίνονται στο σχήμα και βρίσκονται σε ασυμφωνία με την κλασική βαρύτητα. Η κατανομή των μετρούμενων σχετικών ταχυτήτων των διπλών αστέρων δεν φαίνεται να μειώνεται με την απόσταση όπως προβλέπει η κλασική θεωρία (κόκκινη γραμμή).
Βέβαια το αποτέλεσμα αυτό ούτε επιβεβαιώνει την τροποποιημένη βαρύτητα. Καθώς όμως η έννοια της σκοτεινής ύλης έχει διατυπωθεί εδώ και 90 χρόνια, χωρίς κανείς ακόμη να καταλαβαίνει τι είναι, είναι λογικό να θεωρεί κανείς και εναλλακτικές απόψεις.