Теоретические концепции, в которых эффекты тёмной материи объясняются модификациями законов гравитации.Теории модифицированной гравитации представляют собой альтернативные концепции, которые пытаются объяснить наблюдаемые эффекты, приписываемые тёмной материи, не прибегая к гипотезе о невидимых частицах. Вместо добавления массы галактикам и скоплениям эти теории изменяют законы гравитации на больших масштабах, например, модифицируя закон обратных квадратов или вводя дополнительные поля. Наиболее ярким примером является модифицированная ньютоновская динамика (MOND), которая утверждает, что гравитационное ускорение отклоняется от предсказаний Ньютона ниже определённого порога.
MOND была предложена Мордехаем Милгромом в 1983 году. Релятивистские обобщения были разработаны позже, в частности Якобом Бекенштейном в 2004 году в рамках теории TeVeS. Эта идея остаётся спорной, поскольку ей трудно согласовать наблюдения скоплений галактик и реликтового излучения без той или иной формы тёмной материи.
В модифицированной гравитации гравитационная сила или метрика пространства-времени изменяются так, чтобы кривые вращения галактик становились плоскими без дополнительной массы. Например, MOND вводит характерную шкалу ускорения, ниже которой гравитация становится сильнее ньютоновской. Релятивистские версии, такие как гравитация тензор-вектор-скаляр (TeVeS), встраивают эту идею в полную космологическую схему, стремясь воспроизвести гравитационное линзирование и космическое расширение без тёмной материи.
Теории модифицированной гравитации в основном используются в теоретической космологии и астрофизике для проверки альтернатив тёмной материи, направляя наблюдательные кампании, которые ищут отклонения в гравитационном линзировании или динамике галактик.
Некоторые модели модифицированной гравитации предсказывают, что гравитационное поле чёрной дыры может слегка отличаться от предсказаний общей теории относительности, что потенциально может изменить форму её тени — эффект, который можно проверить с помощью телескопа Event Horizon.
| F | переменная | Величина гравитационной силы — сила Н |
| M | переменная | Масса центрального объекта — масса кг |
| m | переменная | Масса пробной частицы — масса кг |
| r | переменная | Расстояние между массами — расстояние м |
| ρ | переменная | Плотность энергии космологической жидкости — плотность энергии Дж/м³ |
| w | переменная | Параметр уравнения состояния жидкости — параметр уравнения состояния |
| G | константа | Гравитационная постоянная — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²) |
| E_n | переменная | Возмущённая энергия состояния n — энергия Дж |
| E_n^{(0)} | переменная | Невозмущённая энергия состояния n — энергия Дж |
| E_m^{(0)} | переменная | Невозмущённая энергия состояния m — энергия Дж |
| H' | переменная | Гамильтониан возмущения — гамильтониан Дж |
| |n^{(0)}\rangle | переменная | Невозмущённое состояние n — квантовое состояние |
| |m^{(0)}\rangle | переменная | Невозмущённое состояние m — квантовое состояние |
| \sum_{m \neq n} | оператор | Сумма по всем состояниям m, кроме n — суммирование |
| \langle m^{(0)} | H' | оператор | Матричный элемент возмущения между невозмущёнными состояниями — матричный элемент |
