Astrofyysikot ovat havainneet tähtijoukkojen salaperäistä käyttäytymistä, joka näyttää uhmaavan meidän
Miten universumi toimii?
Newtonin klassinen painovoimateoria on lakigravitaatiovuorovaikutuksen kuvaaminen klassisen mekaniikan puitteissa. Newtonin teoriassa jokainen massiivinen kappale luo vetovoimakentän sitä kohti. Puhumme gravitaatiokentästä.
Gravitaatiovuorovaikutus Newtonin teoriassa etenee välittömästi, koska painovoima riippuu vain houkuttelevien kappaleiden suhteellisesta sijainnista tietyllä ajanhetkellä.
Vastuu myös siitä, mitä universumissamme tapahtuuja pimeä aine. Se ei osallistu sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen, joten se ei ole käytettävissä suoraan havainnointiin. Pimeä aine muodostaa noin 25 % maailmankaikkeuden massaenergiasta ja esiintyy vain gravitaatiovuorovaikutuksessa. Kaikki tutkijat eivät ole tyytyväisiä siihen, ettei sitä voida havaita. Jotkut fyysikot kieltävät pimeän aineen ja universumin hyväksytyn rakenteen. He puhuvat painovoiman puuttumisesta ja aika-avaruuden vääristymisestä ja tarjoavat vaihtoehtoja. Esimerkiksi MOND-teoria (englanniksi: Modified Newtonian Dynamics, modified Newtonian dynamics).
Mikä on vaihtoehto?
MOND-teorian - tai vaihtoehtoisen painovoimateorian - mukaan Newtonin painovoimalakia voidaan muokata selittämään galaksien pyörimistä ilman pimeää ainetta.
Pohjimmiltaan MOND-teoria on vaihtoehto yleisellesuhteellisuusteoria. Einstein keksi sen selittääkseen, kuinka painovoima toimii ja miksi on olemassa pimeää ainetta, joka pitää galakseja yhdessä.
Professori Pavel Krupa ja hänen ryhmänsä löysivät todisteita vaihtoehtoisen painovoimateorian olemassaolosta
Kuva: Volker Lannert/Bonnin yliopisto
MOND pyrkii selittämään miksiuniversumin eri esineillä on eri massa ilman pimeän aineen käsitettä. Israelilainen astrofyysikko Mordechai Milgrom ehdotti sitä 1980-luvun alussa. Teoria muuttaa painovoimalakia viittaamalla voimakkaampaan voimaan joillakin avaruuden alueilla, mikä selittää avaruuden kaarevuuden.
Mistä tiedemiehet etsivät vastausta?
Uuden tutkimuksen tekijät opiskelivat hajamielisestitähtijoukkoja. Ne muodostuvat, kun tuhansia tähtiä syntyy lyhyessä ajassa valtavaan kaasupilveen. Kun ne "sytyttävät", ne puhaltavat pois kaasupilven jäännökset, jolloin klusteri laajenee merkittävästi. Tämä luo "löysän" muodostelman, joka sisältää muutamista kymmenistä useisiin tuhansiin tähtiin. Niiden välillä vaikuttavat heikot gravitaatiovoimat pitävät klusterin jäsenet yhdessä.
Useimmissa tapauksissa hajallaan olevia tähtiäklusterit kestävät vain muutama sata miljoonaa vuotta ennen kuin ne hajoavat. Samaan aikaan he menettävät säännöllisesti tähtiä, jotka kerääntyvät kahteen niin kutsuttuun "vuorovesihäntään". Yksi heistä kurkottaa klusterin luo, kun se kulkee avaruuden halki. Toinen päinvastoin ottaa "aloitteen" ja toimii "keihäänkärkenä".
Mikä on epäjohdonmukaisuus?
Newtonin painovoimalakien mukaan kysymys siitä, onkoSe, mihin pyrstöön kadonnut tähti päätyy, riippuu tapauksesta. Molemmissa pitäisi siis olla suunnilleen sama määrä tähtiä. Ensimmäistä kertaa historiassa tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet, että näin ei ole. He tutkivat klustereita ja havaitsivat, kuinka "etu" häntä sisälsi aina enemmän tähtiä kuin "taka" häntä.
Tähän asti sen määrittäminen oli lähes mahdotontamiljoonien tähtien joukossa joukon lähellä on tähtiä, jotka kuuluvat sen pyrstöihin. Tätä varten sinun on kiinnitettävä huomiota kunkin kohteen nopeuteen, liikesuuntaan ja ikään. Ongelman ratkaisemiseksi uuden tutkimuksen kirjoittajat kehittivät menetelmän, jonka avulla he pystyivät ensimmäistä kertaa laskemaan tarkasti pyrstönsä tähdet.
Hyades-tähtijoukossa (ylhäällä) tähtien määrä (musta) johtavassa vuorovesipyrstössä on huomattavasti suurempi kuin perässä olevan vuorovesihännän.
MONDia käyttävät tietokonesimulaatiot (alla) näyttävät samanlaisen kuvan. Luotto: Bonnin yliopisto.
Tällä hetkellä Maan läheltä on tutkittu viisi avointa klusteria, joista neljä mahdollisimman läheltä. Kun tutkijat analysoivat kaikkia tietoja, he kohtasivat ristiriidan nykyisen teorian kanssa.
Liittyminen toiseen teoriaan
Uudet havaintotiedot ovat päinvastoin paljon parempiaovat MOND-teorian mukaisia. Sen mukaan tähdet voivat poistua joukosta "kahden eri oven kautta", tutkijat selittävät. "Yksi johtaa "takaperäiseen" vuorovesihäntään, toinen "etuiseen" vuorovesihäntään. Ensimmäinen on kuitenkin paljon kapeampi kuin toinen, joten on epätodennäköistä, että tähti poistuu joukosta sen läpi. Newtonin painovoimateoria puolestaan ennustaa, että molempien "ovien" tulee olla yhtä leveitä", fyysikot kirjoittavat.
fi.freepik.com
Fyysikot ovat laskeneet tähtien jakauman,MOND-teorian mukaan. Tulokset olivat yllättävän hyvät havaintojen kanssa. Tätä varten fyysikot joutuivat kuitenkin käyttämään suhteellisen yksinkertaisia laskentamenetelmiä. Heiltä puuttuu tällä hetkellä matemaattiset työkalut modifioidun Newtonin dynamiikan analysoimiseksi yksityiskohtaisemmin.
Mikä lopputulos on?
Simulaatiot sopivat kuitenkin myös yhteen muiden suhteiden huomioiden kanssa. He ennustivat, kuinka kauan avoimet tähtijoukot tyypillisesti kestävät. Ja tämä aika on useita kertoja lyhyempi kuin Newtonin lakien mukaan voidaan odottaa. Tämä selittää pitkään tunnetun mysteerin. Nimittäin miksi tähtijoukot läheisistä galakseista katoavat nopeammin kuin niiden pitäisi.
MOND-teoria ei kuitenkaan ole kiistaton joukossaasiantuntijoita. Koska Newtonin painovoimalait "eivät toimi" tietyissä olosuhteissa, niitä on muutettava. Kaikella tällä on kauaskantoisia seurauksia muille fysiikan alueille.
Toisaalta tämä ratkaisee moniaongelmia, joita kosmologia kohtaa nykyään. Nyt tutkimuksen tekijät tutkivat uusia matemaattisia menetelmiä entistä tarkemman mallintamisen aikaansaamiseksi. Niitä voidaan sitten käyttää etsimään lisätodisteita siitä, onko MOND-teoria oikea vai ei.
Lue lisää:
Arkeologit ovat virallisesti vahvistaneet Raamatun legendat
Kävi ilmi, mitä tapahtuu kehon soluille, kun sydän kuolee
Starlink-signaali hakkeroitu käytettäväksi vaihtoehtona GPS:lle