אסטרופיזיקאים צפו בהתנהגות מסתורית של צבירי כוכבים שנראה שהיא מתריסה שלנו
איך פועל היקום?
תורת הכבידה הקלאסית של ניוטון היא החוקописывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. В ньютоновской теории каждое массивное тело порождает силовое поле притяжения к нему. Речь идет о гравитационном поле.
אינטראקציה כבידה בתיאוריה של ניוטון מתפשטת באופן מיידי, שכן כוח הכבידה תלוי רק במיקום היחסי של משיכת גופים ברגע נתון.
אחראי גם למה שקורה ביקום שלנווחומר אפל. הוא אינו משתתף באינטראקציה אלקטרומגנטית ולכן אינו זמין לתצפית ישירה. החומר האפל מהווה כ-25% מהאנרגיה המסה של היקום ומופיע רק באינטראקציה כבידה. לא כל המדענים מרוצים מהעובדה שלא ניתן לצפות בו. כמה פיזיקאים מכחישים את החומר האפל ואת המבנה המקובל של היקום. הם מדברים על היעדר כוח הכבידה ועיוות המרחב-זמן ומציעים חלופות. למשל, תורת ה-MOND (באנגלית: Modified Newtonian Dynamics, modified Newtonian Dynamics).
מה האלטרנטיבה?
על פי תיאוריית ה-MOND - או תיאוריה חלופית של כוח הכבידה - ניתן לשנות את חוק הכבידה של ניוטון כדי להסביר את סיבוב הגלקסיות מבלי לערב חומר אפל.
בעיקרו של דבר, תיאוריית MOND היא אלטרנטיבה לגנרלתורת היחסות. הוא הומצא על ידי איינשטיין כדי להסביר כיצד פועל כוח הכבידה ומדוע קיים חומר אפל, המחזיק גלקסיות יחד.
פרופסור פאבל קרופה וצוותו מצאו ראיות לקיומה של תיאוריה חלופית של כוח הכבידה
צילום: וולקר לנרט/אוניברסיטת בון
MOND שואף להסביר מדועלעצמים שונים ביקום יש מסה שונה מבלי להשתמש במושג החומר האפל. הוא הוצע בתחילת שנות ה-80 על ידי האסטרופיזיקאי הישראלי מרדכי מילגרום. התיאוריה משנה את חוק הכבידה, ומתייחסת לכוח חזק יותר באזורים מסוימים בחלל, ובכך מסבירה את עקמומיות החלל.
היכן חיפשו מדענים את התשובה?
מחברי המחקר החדש חקרו בהיעדר חושיםצבירי כוכבים. הם נוצרים כאשר אלפי כוכבים נולדים תוך זמן קצר בענן גז ענק. כשהם "נדלקים", הם מפוצצים את שאריות ענן הגז, מה שגורם לאשכול להתרחב באופן משמעותי. זה יוצר תצורה "רופפת" המכילה בין כמה עשרות לכמה אלפי כוכבים. כוחות כבידה חלשים הפועלים ביניהם מחזיקים את חברי האשכול יחד.
ברוב המקרים, כוכבים מפוזריםהאשכולות נמשכים רק כמה מאות מיליוני שנים לפני שהם מתמוססים. במקביל, הם מאבדים באופן קבוע כוכבים, המצטברים בשני מה שנקרא "זנבות גאות". אחד מהם מושיט את ידו אל הצביר כשהוא עובר בחלל. השני, להיפך, לוקח את ה"יוזמה" ועובד כ"חוד החנית".
מהי חוסר העקביות?
לפי חוקי הכבידה של ניוטון, השאלה האםבאיזה זנב יגיע הכוכב האבוד תלוי במקרה. לפיכך, שניהם צריכים להכיל בערך אותו מספר של כוכבים. עם זאת, לראשונה בהיסטוריה, מדענים הוכיחו שזה לא המקרה. הם חקרו את הצבירים וראו כיצד הזנב ה"קדמי" תמיד הכיל יותר כוכבים מהזנב ה"אחורי".
עד עכשיו זה היה כמעט בלתי אפשרי לקבועבין מיליוני הכוכבים הקרובים לצביר נמצאים אלה השייכים לזנבותיו. לשם כך, עליך לשים לב למהירות, לכיוון התנועה ולגיל של כל אחד מהאובייקטים הללו. כדי לפתור את הבעיה, מחברי המחקר החדש פיתחו שיטה שאפשרה להם לספור במדויק את הכוכבים בזנבותיהם בפעם הראשונה.
בצביר הכוכבים של Hyades (למעלה), מספר הכוכבים (שחור) בזנב הגאות המוביל גדול משמעותית מאשר באחרי.
הדמיות מחשב באמצעות MOND (למטה) מציגות תמונה דומה. קרדיט: אוניברסיטת בון.
כרגע, חמישה צבירים פתוחים נחקרו ליד כדור הארץ, ארבעה מהם קרובים ככל האפשר. כאשר מדענים ניתחו את כל הנתונים, הם עמדו בפני סתירה לתיאוריה הנוכחית.
עגינה עם תיאוריה אחרת
נתוני תצפית חדשים, להיפך, טובים בהרבהתואמים את תיאוריית ה-MOND. לפי זה, כוכבים יכולים לעזוב את הצביר "דרך שתי דלתות שונות", מסבירים מדענים. "אחד מוביל לזנב הגאות ה"אחורי", השני מוביל לזנב הגאות ה"קדמי". עם זאת, הראשון הרבה יותר צר מהשני, ולכן לא סביר שהכוכב יעזוב את הצביר דרכו. תורת הכבידה של ניוטון, לעומת זאת, חוזה ששתי ה"דלתות" צריכות להיות באותו רוחב", כותבים הפיזיקאים.
en.freepik.com
פיזיקאים חישבו את התפלגות הכוכבים,צפוי על פי תיאוריית MOND. התוצאות התבררו כמפתיעות בהתאמה טובה עם התצפיות. עם זאת, כדי לעשות זאת, הפיזיקאים היו צריכים להשתמש בשיטות חישוב פשוטות יחסית. כרגע חסר להם הכלים המתמטיים לניתוח דינמיקה ניוטונית שונה ביתר פירוט.
מה השורה התחתונה?
עם זאת, גם ההדמיות התאימועם תצפיות ב מובנים אחרים. הם חזו כמה זמן צבירי כוכבים פתוחים יימשכו בדרך כלל. ופרק הזמן הזה קצר פי כמה ממה שניתן לצפות לפי חוקי ניוטון. זה מסביר תעלומה ידועה מזמן. כלומר, מדוע צבירי כוכבים בגלקסיות סמוכות נעלמים מהר יותר ממה שהם צריכים.
עם זאת, תיאוריית ה-MOND אינה שנויה במחלוקת בקרבמומחים. מכיוון שחוקי הכבידה של ניוטון "לא עובדים" בנסיבות מסוימות, יש לשנות אותם. לכל זה יש השלכות מרחיקות לכת על תחומים אחרים בפיזיקה.
מצד שני, זה פותר הרבהבעיות שהקוסמולוגיה מתמודדת איתם כיום. כעת מחברי המחקר בוחנים שיטות מתמטיות חדשות למידול מדויק עוד יותר. לאחר מכן ניתן להשתמש בהם כדי למצוא ראיות נוספות לגבי האם תיאוריית ה-MOND נכונה או לא.
קרא עוד:
ארכיאולוגים אישרו רשמית את האגדות מהתנ"ך
התברר מה קורה לתאי הגוף כשהלב מת
אות Starlink נפרץ כדי לשמש כחלופה ל-GPS