Astrophysiker haben ein mysteriöses Verhalten von Sternhaufen beobachtet, das sich unseren Vorstellungen zu widersetzen scheint
Wie funktioniert das Universum?
Newtons klassische Gravitationstheorie ist das GesetzBeschreibung der Gravitationswechselwirkung im Rahmen der klassischen Mechanik. In der Newtonschen Theorie erzeugt jeder massive Körper ein Kraftfeld, das ihn anzieht. Wir sprechen über das Gravitationsfeld.
In Newtons Theorie breitet sich die Gravitationswechselwirkung sofort aus, da die Schwerkraft nur von der relativen Position der anziehenden Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt abhängt.
Auch verantwortlich für das, was in unserem Universum passiertund dunkle Materie. Es nimmt nicht an der elektromagnetischen Wechselwirkung teil und steht daher nicht für eine direkte Beobachtung zur Verfügung. Dunkle Materie macht etwa 25 % der Massenenergie des Universums aus und tritt nur in gravitativer Wechselwirkung auf. Nicht alle Wissenschaftler sind damit zufrieden, dass es nicht beobachtet werden kann. Einige Physiker leugnen die Dunkle Materie und die akzeptierte Struktur des Universums. Sie sprechen über die Abwesenheit der Schwerkraft und die Verzerrung der Raumzeit und bieten Alternativen an. Zum Beispiel die MOND-Theorie (englisch: Modified Newtonian Dynamics, modifizierte Newtonsche Dynamik).
Was ist die Alternative?
Gemäß der MOND-Theorie – oder einer alternativen Gravitationstheorie – kann Newtons Gravitationsgesetz modifiziert werden, um die Rotation von Galaxien zu erklären, ohne dunkle Materie einzubeziehen.
Im Wesentlichen ist die MOND-Theorie eine Alternative zur AllgemeinenRelativitätstheorie. Es wurde von Einstein erfunden, um zu erklären, wie die Schwerkraft funktioniert und warum dunkle Materie existiert, die Galaxien zusammenhält.
Professor Pavel Krupa und sein Team fanden Beweise für die Existenz einer alternativen Gravitationstheorie
Foto: Volker Lannert/Universität Bonn
MOND möchte erklären, warumVerschiedene Objekte im Universum haben unterschiedliche Massen, ohne das Konzept der Dunklen Materie zu verwenden. Es wurde Anfang der 1980er Jahre vom israelischen Astrophysiker Mordechai Milgrom vorgeschlagen. Die Theorie modifiziert das Gravitationsgesetz, verweist auf eine stärkere Kraft in einigen Regionen des Raums und erklärt so die Krümmung des Raums.
Wo haben Wissenschaftler nach der Antwort gesucht?
Die Autoren der neuen Studie untersuchten GeistesabwesenheitSternhaufen. Sie entstehen, wenn in kurzer Zeit Tausende von Sternen in einer riesigen Gaswolke geboren werden. Beim „Entzünden“ blasen sie die Reste der Gaswolke weg, wodurch sich der Cluster deutlich ausdehnt. Dadurch entsteht eine „lose“ Formation, die einige zehn bis mehrere tausend Sterne enthält. Zwischen ihnen wirken schwache Gravitationskräfte, die die Clustermitglieder zusammenhalten.
In den meisten Fällen verstreute SterneDie Cluster überdauern nur wenige hundert Millionen Jahre, bevor sie sich auflösen. Gleichzeitig verlieren sie regelmäßig Sterne, die sich in zwei sogenannten „Gezeitenschweifen“ ansammeln. Einer von ihnen greift auf seiner Reise durch den Weltraum nach dem Sternhaufen. Der andere hingegen ergreift die „Initiative“ und fungiert als „Speerspitze“.
Was ist die Inkonsistenz?
Nach den Newtonschen Schwerkraftgesetzen stellt sich die Frage, obIn welchem Schweif der verlorene Stern landet, hängt vom Einzelfall ab. Daher sollten beide ungefähr gleich viele Sterne enthalten. Zum ersten Mal in der Geschichte haben Wissenschaftler jedoch bewiesen, dass dies nicht der Fall ist. Sie untersuchten die Sternhaufen und beobachteten, dass der „vordere“ Schweif immer mehr Sterne enthielt als der „hintere“ Schweif.
Bisher war es fast unmöglich, es zu bestimmenUnter den Millionen von Sternen in der Nähe des Sternhaufens befinden sich diejenigen, die zu seinen Schweifen gehören. Dazu müssen Sie auf die Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und das Alter jedes dieser Objekte achten. Um das Problem zu lösen, entwickelten die Autoren der neuen Studie eine Methode, die es ihnen erstmals ermöglichte, die Sterne in ihren Schweifen genau zu zählen.
Im Hyaden-Sternhaufen (oben) ist die Anzahl der Sterne (schwarz) im vorderen Gezeitenschweif deutlich größer als im hinteren Gezeitenschweif.
Computersimulationen mit MOND (unten) zeigen ein ähnliches Bild. Quelle: Universität Bonn.
Derzeit wurden fünf offene Sternhaufen in Erdnähe erforscht, vier davon so nah wie möglich. Als die Wissenschaftler alle Daten analysierten, standen sie vor einem Widerspruch zur aktuellen Theorie.
Andocken an eine andere Theorie
Neue Beobachtungsdaten sind im Gegenteil viel besserstimmen mit der MOND-Theorie überein. Demnach können Sterne den Sternhaufen „durch zwei verschiedene Türen“ verlassen, erklären Wissenschaftler. „Einer führt zum „hinteren“ Gezeitenschweif, der andere führt zum „vorderen“ Gezeitenschweif. Der erste ist jedoch viel schmaler als der zweite, sodass es unwahrscheinlich ist, dass der Stern den Sternhaufen durch ihn verlässt. Newtons Gravitationstheorie hingegen sagt voraus, dass beide „Türen“ gleich breit sein sollten“, schreiben die Physiker.
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Physiker haben die Sternverteilung berechnet,nach der MOND-Theorie zu erwarten. Es stellte sich heraus, dass die Ergebnisse überraschend gut mit den Beobachtungen übereinstimmten. Allerdings mussten die Physiker dazu relativ einfache Rechenmethoden nutzen. Derzeit fehlen ihnen die mathematischen Werkzeuge, um die modifizierte Newtonsche Dynamik detaillierter zu analysieren.
Was ist das Endergebnis?
Allerdings stimmten auch die Simulationen übereinmit Bemerkungen in anderer Hinsicht. Sie sagten voraus, wie lange offene Sternhaufen normalerweise bestehen würden. Und dieser Zeitraum ist um ein Vielfaches kürzer, als nach Newtons Gesetzen zu erwarten ist. Dies erklärt ein seit langem bekanntes Rätsel. Nämlich, warum Sternhaufen in nahegelegenen Galaxien schneller verschwinden, als sie sollten.
Allerdings ist die MOND-Theorie nicht unumstrittenSpezialisten. Da die Newtonschen Gesetze der Schwerkraft unter bestimmten Umständen „nicht funktionieren“, müssen sie geändert werden. All dies hat weitreichende Konsequenzen für andere Bereiche der Physik.
Andererseits löst dies vieleProbleme, mit denen die Kosmologie heute konfrontiert ist. Nun erforschen die Studienautoren neue mathematische Methoden für eine noch genauere Modellierung. Sie können dann verwendet werden, um weitere Beweise dafür zu finden, ob die MOND-Theorie richtig ist oder nicht.
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