천체 물리학자들은 우리의 생각을 무시하는 것처럼 보이는 성단의 신비한 행동을 관찰했습니다.
우주는 어떻게 작동합니까?
뉴턴의 고전 중력이론은 법칙이다고전 역학의 틀 내에서 중력 상호 작용을 설명합니다. 뉴턴 이론에서는 각각의 거대한 물체가 그 물체를 향해 끌어당기는 힘의 장을 생성합니다. 우리는 중력장에 대해 이야기하고 있습니다.
뉴턴 이론의 중력 상호작용은 순간적으로 전파됩니다. 왜냐하면 중력은 주어진 순간에 끌어당기는 물체의 상대적인 위치에만 의존하기 때문입니다.
또한 우리 우주에서 일어나는 일에 대한 책임도 있습니다.그리고 암흑물질. 전자기적 상호작용에 참여하지 않으므로 직접 관찰할 수 없습니다. 암흑물질은 우주 질량에너지의 약 25%를 차지하며 중력 상호작용에서만 나타난다. 모든 과학자가 관찰할 수 없다는 사실에 만족하는 것은 아닙니다. 일부 물리학자들은 암흑물질과 우주의 수용된 구조를 부인합니다. 중력의 부재와 시공간의 왜곡을 이야기하며 대안을 제시한다. 예를 들어 MOND 이론(수정 뉴턴 역학, 수정 뉴턴 역학)이 있습니다.
대안은 무엇입니까?
MOND 이론 또는 다른 중력 이론에 따르면 뉴턴의 중력 법칙은 암흑 물질을 포함하지 않고 은하의 회전을 설명하도록 수정될 수 있습니다.
본질적으로 MOND 이론은 일반 이론의 대안이다.상대성 이론. 중력이 작용하는 방식과 은하계를 하나로 묶는 암흑 물질이 존재하는 이유를 설명하기 위해 아인슈타인이 발명했습니다.
Pavel Krupa 교수와 그의 팀은 대체 중력 이론의 존재에 대한 증거를 발견했습니다.
사진: Volker Lannert/본 대학교
MOND는 그 이유를 설명하는 것을 목표로 합니다.우주의 다른 물체는 암흑 물질의 개념을 사용하지 않고 다른 질량을 가지고 있습니다. 그것은 1980년대 초 이스라엘 천체 물리학자 Mordechai Milgrom에 의해 제안되었습니다. 이 이론은 공간의 일부 영역에서 더 강한 힘을 참조하여 중력의 법칙을 수정하여 공간의 곡률을 설명합니다.
과학자들은 어디에서 답을 찾았습니까?
새로운 연구의 저자들은 멍하니 연구했습니다.스타 클러스터. 거대한 가스 구름 속에서 짧은 시간에 수천 개의 별이 탄생하면서 형성됩니다. 이들이 "점화"되면서 가스 구름의 잔재를 날려버리고 클러스터가 크게 확장됩니다. 이는 수십에서 수천 개의 별을 포함하는 "느슨한" 형성을 생성합니다. 그들 사이에 작용하는 약한 중력이 성단 구성원들을 하나로 묶어줍니다.
대부분의 경우 흩어진 별들은클러스터는 용해되기까지 불과 수억 년 동안 지속됩니다. 동시에 그들은 정기적으로 별을 잃는데, 별은 소위 두 개의 "조수 꼬리"에 축적됩니다. 그 중 하나는 우주를 여행하는 성단에 도달합니다. 반대로 다른 하나는 "이니셔티브"를 취하고 "선봉"으로 작동합니다.
불일치는 무엇입니까?
뉴턴의 중력 법칙에 따르면,잃어버린 별이 어느 꼬리에 놓이게 되는지는 경우에 따라 다릅니다. 따라서 둘 다 거의 동일한 수의 별을 포함해야 합니다. 그러나 역사상 처음으로 과학자들은 이것이 사실이 아님을 입증했습니다. 그들은 성단을 연구하고 '앞쪽' 꼬리에 항상 '뒤쪽' 꼬리보다 더 많은 별이 포함되어 있음을 관찰했습니다.
지금까지는 단정하는 것이 거의 불가능했습니다.성단에 가까운 수백만 개의 별 중에는 성단의 꼬리에 속한 별도 있습니다. 이렇게 하려면 각 개체의 속도, 이동 방향 및 수명에 주의를 기울여야 합니다. 문제를 해결하기 위해 새로운 연구의 저자는 처음으로 꼬리에 있는 별의 수를 정확하게 셀 수 있는 방법을 개발했습니다.
히아데스 성단(위)에서 앞부분의 조석 꼬리에 있는 별(검은색)의 수는 뒤따르는 조석 꼬리의 별 수보다 상당히 많습니다.
MOND(아래)를 사용한 컴퓨터 시뮬레이션은 비슷한 그림을 보여줍니다. 제공: University of Bonn.
현재 지구 근처에서 5개의 산개성단이 탐사되었으며, 그 중 4개는 가능한 한 가깝습니다. 과학자들이 모든 데이터를 분석했을 때 그들은 현재 이론과 모순되는 상황에 직면했습니다.
다른 이론과 도킹
반대로 새로운 관측 데이터는 훨씬 더 좋습니다.MOND 이론과 일치한다. 이에 따르면 별들은 “두 개의 서로 다른 문을 통해” 성단을 떠날 수 있다고 과학자들은 설명합니다. “하나는 “뒤” 조수 꼬리로 이어지고, 다른 하나는 “앞” 조석 꼬리로 이어집니다. 그러나 첫 번째는 두 번째보다 훨씬 좁기 때문에 별이 이를 통해 성단을 떠날 가능성은 거의 없습니다. 반면에 뉴턴의 중력 이론은 두 "문"의 너비가 같아야 한다고 예측한다고 물리학자들은 썼습니다.
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물리학자들은 별의 분포를 계산했는데,MOND 이론에 따르면 예상됩니다. 그 결과는 관찰과 놀랍도록 잘 일치하는 것으로 나타났습니다. 그러나 이를 위해 물리학자들은 상대적으로 간단한 계산 방법을 사용해야 했습니다. 현재 수정된 뉴턴 역학을 더 자세히 분석할 수 있는 수학적 도구가 부족합니다.
결론은 무엇입니까?
그러나 시뮬레이션도 일치했습니다.다른 측면에서 관찰을 통해 그들은 산개 성단이 일반적으로 얼마나 오래 지속될지 예측했습니다. 그리고 이 기간은 뉴턴의 법칙에 따라 예상되는 것보다 몇 배 더 짧습니다. 이것은 오랫동안 알려진 미스터리를 설명합니다. 즉, 근처 은하계의 성단이 예상보다 빨리 사라지는 이유입니다.
그러나 MOND 이론은 논쟁의 여지가 없다.전문가. 뉴턴의 중력 법칙은 특정 상황에서는 "작동하지 않기" 때문에 변경되어야 합니다. 이 모든 것은 물리학의 다른 영역에 광범위한 영향을 미칩니다.
반면에 이것은 많은 문제를 해결합니다.오늘날 우주론이 직면한 문제. 이제 연구 저자들은 더욱 정확한 모델링을 위해 새로운 수학적 방법을 탐구하고 있습니다. 그런 다음 MOND 이론이 올바른지 여부에 대한 추가 증거를 찾는 데 사용될 수 있습니다.
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