Ein Forscherteam unter der Leitung der Universität Beaune führte eine groß angelegte Studie zu Streuung durch
Es stellte sich heraus, dass die Verteilung von neugeborenen Sternenin einem solchen Cluster ist nicht zufälliger Natur, die theoretisch vorhergesagt wird. Dies lässt sich erklären, wenn wir die Prinzipien der Schwerkraft überdenken und die Vorstellung von der Existenz dunkler Materie aufgeben.
offener Sternhaufen
Astrophysiker nennen einen Sternhaufeneine visuell verbundene Gruppe von Sternen, die durch einen gemeinsamen Ursprung vereint sind und sich im Gravitationsfeld ihrer Galaxie als Ganzes bewegen. Forscher unterscheiden zwei Haupttypen solcher Cluster: kugelförmig und verstreut. Die ersten von ihnen sind durch starke Gravitationskräfte verbunden und bilden eine kugelähnliche Struktur. Sie bestehen aus vielen alten Sternen und sind langzeitstabil.
Offene Sternhaufen sindeine Wolke aus Staub und Gas, in der Tausende junger Sterne geboren werden. In den meisten Fällen überleben offene Sternhaufen nur wenige hundert Millionen Jahre, bevor sie von riesigen Molekülwolken zerstört werden, die durch die Galaxie ziehen.
In diesem Fall bilden neugeborene Sterne zwei "Gezeitenschwänze". Einer von ihnen folgt dem Cluster, während er sich durch den Weltraum bewegt. Der andere hingegen bricht wie ein Punkt den Weg.
Nach Newtons Schwerkraftgesetzen ist die VerteilungNeugeborene Sterne zwischen diesen Schweifen müssen zufällig sein. Daher sollte sowohl vor als auch nach dem Sternhaufen ungefähr die gleiche Anzahl an Sternen vorhanden sein.
Der offene Sternhaufen NGC265. Bild: ESA und NASA, Anerkennung: E. Olszewski (University of Arizona), Gemeinfrei, über Wikimedia Commons
Experiment
Die Komplexität der Analyse liegt darin begründet, dass zMillionen von Sternen in der Nähe des Haufens, ist es schwierig, diejenigen zu bestimmen, die zu seinen Schweifen gehören. Um zu testen, ob die Theorie funktioniert, entwickelten die Wissenschaftler die kompakte Fluchtpunktmethode. Sie verwendeten Daten zu Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Alter verschiedener Sterne, um zu sehen, ob sie nach Herkunft und Schwerkraft mit einer Gas- und Staubwolke in Verbindung stehen.
Mit dieser Methode haben Wissenschaftler erstmals gerechnetdie Anzahl der Sterne in den Schweifen des Haufens. Astrophysiker untersuchten Daten von vier offenen erdnahen Haufen und verwendeten auch Daten eines fünften Objekts, das früher gesammelt wurde.
Das zeigte die Studie in allen Objektendie Zahl der Sterne in dem "Schweif", der dem Sternhaufen folgt, war größer als in dem, der sich davor bewegt. Diese Ergebnisse widersprechen direkt den theoretischen Annahmen, die sich aus der Theorie der universellen Gravitation ergeben.
Der offene Sternhaufen Hyaden ist einer der in der Studie analysierten. Bild: NASA, ESA und STScI
Wie ist das möglich?
Wissenschaftler modellierten das Verhalten von StreusternenCluster aus der Sicht einer alternativen Hypothese - der Theorie der modifizierten Newtonschen Dynamik (MOND). Nach diesem Modell sind die Auswirkungen der Schwerkraft bei geringen Beschleunigungen stärker als die klassische Theorie von Isaac Newton vermuten lässt.
Die Simulationsergebnisse zeigten, dass die DatenBeobachtungen passen besser zu dieser Theorie. Man könne sich vorstellen, dass Sterne den Haufen durch zwei verschiedene Türen „verlassen“ können, erklärt Studien-Co-Autor Professor Pavel Krupa. Laut MOND sind diese „Türen“ unterschiedlich breit, und durch die eine gehen mehr Sterne als durch die andere. Gleichzeitig legt die klassische Gravitationstheorie nahe, dass die Türen gleich sind.
Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass stellarCluster in nahen Galaxien verschwinden schneller, als die Newtonschen Gesetze vorhersagen. Dieses Ergebnis stimmt auch besser mit der MOND-Theorie überein.
Verteilung junger Sterne in den "Schwänzen" des offenen Sternhaufens Hyaden (oben) und Ergebnisse von Computersimulationen mit der MOND-Theorie (unten). Bild: AG Kroupa/Uni Bonn
Warum ist das wichtig?
Eine neue Entdeckung könnte einen Paradigmenwechsel bewirkenWelt der Astrophysik, die die weit verbreitete Theorie über eine der größten Kräfte im Universum völlig verändert. Wenn das MOND-Modell richtig ist, dann existiert dunkle Materie nicht.
Das Konzept der Dunklen Materie wurde zuerst vorgeschlagenin den 1930er Jahren, um die Bewegungen von Sternen und Galaxien zu erklären, die den Gesetzen der Schwerkraft widersprachen. Viele Sterne und Galaxien haben sich für ihre Masse zu schnell bewegt. Um diese Diskrepanzen zu erklären, führten Wissenschaftler eine große Menge unsichtbarer Materie in die Modelle ein, die die Schwerkraft beeinflussen.
Am weitesten verbreitet ist die Theorie der Dunklen Materie.Obwohl Partikel dieser Materie noch nicht gefunden wurden, bestätigen viele indirekte Beweise ihre Existenz. Eine alternative Theorie, MOND, hat noch keine solche Anerkennung erhalten, obwohl einige Beobachtungen ihre Postulate stützen.
Die Forscher planen, die Analyse fortzusetzenverschiedene kosmische Effekte aus Sicht der MOND-Theorie, um zusätzliche Beweise zu finden oder eine alternative Hypothese zu entwickeln, die die Merkmale beider Theorien berücksichtigt.
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Titelbild: Der Sternhaufen der Plejaden. Quelle: NASA, ESA, AURA/Caltech, Palomar-Observatorium