Gli astrofisici hanno osservato un comportamento misterioso degli ammassi stellari che sembra sfidare la nostra
Come funziona l'universo?
La teoria classica della gravità di Newton è la leggedescrivere l'interazione gravitazionale nel quadro della meccanica classica. Nella teoria newtoniana ogni corpo massiccio genera verso di sé un campo di forza attrattivo. Stiamo parlando del campo gravitazionale.
L’interazione gravitazionale nella teoria di Newton si propaga istantaneamente, poiché la forza di gravità dipende solo dalla posizione relativa dei corpi che attraggono in un dato momento nel tempo.
Responsabile anche di ciò che sta accadendo nel nostro Universoe la materia oscura. Non partecipa all'interazione elettromagnetica e quindi non è disponibile per l'osservazione diretta. La materia oscura costituisce circa il 25% della massa-energia dell'Universo e appare solo nell'interazione gravitazionale. Non tutti gli scienziati sono contenti del fatto che non possa essere osservato. Alcuni fisici negano la materia oscura e la struttura accettata dell'Universo. Parlano dell'assenza di gravità e della distorsione dello spazio-tempo e offrono alternative. Ad esempio, la teoria MOND (Dinamica Newtoniana Modificata, dinamica Newtoniana modificata).
Qual è l'alternativa?
Secondo la teoria MOND - o una teoria alternativa della gravità - la legge di gravità di Newton può essere modificata per spiegare la rotazione delle galassie senza coinvolgere la materia oscura.
In sostanza, la teoria MOND è un'alternativa a quella generaleteoria della relatività. È stato inventato da Einstein per spiegare come funziona la gravità e perché esiste la materia oscura che tiene insieme le galassie.
Il professor Pavel Krupa e il suo team hanno trovato prove dell'esistenza di una teoria alternativa della gravità
Foto: Volker Lannert/Università di Bonn
MOND si propone di spiegare perchéoggetti diversi nell'universo hanno massa diversa senza utilizzare il concetto di materia oscura. Fu proposto all'inizio degli anni '80 dall'astrofisico israeliano Mordechai Milgrom. La teoria modifica la legge di gravità, riferendosi a una forza più forte in alcune regioni dello spazio, spiegando così la curvatura dello spazio.
Dove hanno cercato gli scienziati per la risposta?
Gli autori del nuovo studio hanno studiato la mente distrattaammassi stellari. Si formano quando migliaia di stelle nascono in breve tempo in un'enorme nube di gas. Mentre “si accendono”, spazzano via i resti della nube di gas, provocando un’espansione significativa dell’ammasso. Ciò crea una formazione “libera” che contiene da poche decine a diverse migliaia di stelle. Le deboli forze gravitazionali che agiscono tra di loro tengono uniti i membri dell'ammasso.
Nella maggior parte dei casi, stelle sparsegli ammassi durano solo poche centinaia di milioni di anni prima di dissolversi. Allo stesso tempo, perdono regolarmente stelle, che si accumulano in due cosiddette “code di marea”. Uno di loro raggiunge l'ammasso mentre viaggia nello spazio. L’altro, al contrario, prende “l’iniziativa” e agisce come “punta di diamante”.
Qual è l'incoerenza?
Secondo le leggi di gravità di Newton, la questione seIn quale coda finisce la stella perduta dipende dal caso. Pertanto, entrambi dovrebbero contenere approssimativamente lo stesso numero di stelle. Tuttavia, per la prima volta nella storia, gli scienziati hanno dimostrato che non è così. Hanno studiato gli ammassi e osservato come la coda "anteriore" contenesse sempre più stelle rispetto alla coda "posteriore".
Finora era quasi impossibile determinarlotra i milioni di stelle vicine all'ammasso ci sono quelle che appartengono alle sue code. Per fare ciò, è necessario prestare attenzione alla velocità, alla direzione del movimento e all'età di ciascuno di questi oggetti. Per risolvere il problema, gli autori del nuovo studio hanno sviluppato un metodo che ha permesso loro di contare con precisione per la prima volta le stelle nella coda.
Nell'ammasso stellare delle Iadi (in alto), il numero di stelle (nere) nella coda di marea principale è significativamente maggiore rispetto a quella finale.
Le simulazioni al computer che utilizzano MOND (sotto) mostrano un quadro simile. Credito: Università di Bonn.
Al momento sono stati studiati cinque ammassi aperti vicino alla Terra, quattro dei quali il più vicino possibile. Quando gli scienziati hanno analizzato tutti i dati, si sono trovati di fronte a una contraddizione con la teoria attuale.
Docking con un'altra teoria
I nuovi dati osservativi, al contrario, sono molto migliorisono coerenti con la teoria MOND. Secondo esso, le stelle possono lasciare l’ammasso “attraverso due porte diverse”, spiegano gli scienziati. “Uno porta alla coda della marea “posteriore”, l’altro porta alla coda della marea “anteriore”. Tuttavia, il primo è molto più stretto del secondo, quindi è improbabile che la stella lasci l'ammasso attraversandolo. La teoria della gravità di Newton, invece, prevede che entrambe le “porte” debbano avere la stessa larghezza”, scrivono i fisici.
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I fisici hanno calcolato la distribuzione stellare,previsto secondo la teoria MOND. I risultati si sono rivelati sorprendentemente in buon accordo con le osservazioni. Tuttavia, per fare ciò, i fisici dovevano utilizzare metodi computazionali relativamente semplici. Attualmente non dispongono degli strumenti matematici per analizzare in modo più dettagliato la dinamica newtoniana modificata.
Qual è la linea di fondo?
Tuttavia, anche le simulazioni corrispondevanocon osservazioni sotto altri aspetti. Hanno previsto quanto tempo sarebbero durati in genere gli ammassi stellari aperti. E questo periodo di tempo è molte volte più breve di quanto ci si potrebbe aspettare secondo le leggi di Newton. Questo spiega un mistero noto da tempo. Vale a dire, perché gli ammassi stellari nelle galassie vicine stanno scomparendo più velocemente di quanto dovrebbero.
Tuttavia, la teoria MOND non è indiscussaspecialisti. Poiché le leggi di gravità di Newton "non funzionano" in determinate circostanze, devono essere modificate. Tutto ciò ha conseguenze di vasta portata per altri settori della fisica.
D'altra parte, questo risolve moltiproblemi che la cosmologia deve affrontare oggi. Ora gli autori dello studio stanno esplorando nuovi metodi matematici per una modellizzazione ancora più accurata. Possono quindi essere utilizzati per trovare ulteriori prove sulla correttezza o meno della teoria MOND.
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