본 대학(University of Beaune)이 이끄는 연구팀은 분산된 물질에 대한 대규모 연구를 수행했습니다.
새로 태어난 별의 분포가 밝혀졌습니다.이러한 클러스터에서 이론적으로 예측된 무작위가 아닌 특성을 갖습니다. 이것은 중력의 원리를 재고하고 암흑 물질의 존재에 대한 생각을 버리면 설명할 수 있습니다.
열린 성단
천체 물리학자들은 성단이라고 부릅니다.시각적으로 연결된 별들의 그룹으로, 공통의 기원에 의해 결합되고 전체 은하의 중력장에서 움직입니다. 연구원들은 그러한 클러스터의 두 가지 주요 유형인 구형 및 분산형을 구별합니다. 그 중 첫 번째는 강력한 중력으로 연결되어 구와 유사한 구조를 형성합니다. 그들은 많은 수의 오래된 별들로 구성되어 있으며 장기적으로 안정적입니다.
개방형 성단은수천 개의 어린 별이 탄생하는 먼지와 가스 구름. 대부분의 경우, 산개성단은 은하계를 통과하는 거대한 분자 구름에 의해 파괴되기 전까지 불과 몇억 년 동안만 지속됩니다.
이 경우 새로 태어난 별은 두 개의 "조석 꼬리"를 형성합니다. 그 중 하나는 클러스터가 공간을 이동할 때 클러스터 뒤를 따라갑니다. 반대로 다른 하나는 점처럼 길을 깰 수 있습니다.
뉴턴의 중력 법칙에 따르면 분포는 다음과 같습니다.이 꼬리 사이에 새로 태어난 별은 무작위여야 합니다. 그러므로 성단 전후에 별의 개수는 거의 같아야 합니다.
열린 성단 NGC265. 이미지: ESA 및 NASA, 감사의 말: E. Olszewski(University of Arizona), Wikimedia Commons를 통한 공개 도메인
실험
분석의 복잡성은 다음과 같은 사실 때문입니다.수백만 개의 별이 성단에 가깝기 때문에 꼬리에 속하는 별을 결정하기가 어렵습니다. 이론이 작동하는지 테스트하기 위해 과학자들은 컴팩트 소실점 방법을 만들었습니다. 그들은 서로 다른 별의 속도, 이동 방향 및 나이에 대한 데이터를 사용하여 이들이 기원과 중력에 의해 가스 및 먼지 구름과 관련이 있는지 확인했습니다.
이 방법을 사용하여 과학자들은 처음으로성단의 꼬리에 있는 별의 수. 천체 물리학자들은 지구에 가까운 4개의 산개 성단에서 얻은 데이터를 연구했으며 이전에 수집된 다섯 번째 천체에 대한 데이터도 사용했습니다.
연구에 따르면 모든 개체에서성단 뒤의 "꼬리"에 있는 별의 수는 앞에서 움직이는 별보다 더 많은 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 결과는 만유인력 이론의 이론적인 가정과 직접적으로 모순됩니다.
Hyades 산개성단은 이번 연구에서 분석된 것들 중 하나이다. 이미지: NASA, ESA 및 STScI
이것이 어떻게 가능한지?
과학자들은 흩어진 별의 행동을 모델링했습니다.대안 가설의 관점에서 클러스터 - 수정된 뉴턴 역학 이론(MOND). 이 모델에 따르면 낮은 가속도에서 중력의 영향은 아이작 뉴턴의 고전 이론이 제안하는 것보다 더 강력합니다.
시뮬레이션 결과는 데이터가관찰은 이 이론에 더 잘 맞습니다. 공동 저자인 Pavel Krupa 교수는 별이 두 개의 다른 문을 통해 성단을 "떠날" 수 있다고 상상하는 것이 가능하다고 설명합니다. MOND에 따르면 이 "문"은 너비가 다르며 더 많은 별이 다른 문보다 한 문을 통과합니다. 동시에 고전적인 중력 이론은 문이 동일하다고 제안합니다.
또한 연구원들은 별이근처 은하의 클러스터는 뉴턴의 법칙이 예측하는 것보다 더 빨리 존재하지 않습니다. 이 결과는 또한 MOND 이론과 더 잘 일치합니다.
Hyades 산개성단의 "꼬리"에 있는 어린 별들의 분포(위)와 MOND 이론을 사용한 컴퓨터 시뮬레이션 결과(아래). 이미지: AG 크루파/유니 본
왜 이것이 중요한가요?
새로운 발견으로 패러다임의 전환이 일어날 수 있음우주에서 가장 큰 힘 중 하나에 대한 널리 알려진 이론을 완전히 바꾸어 놓은 천체 물리학의 세계. MOND 모델이 맞다면 암흑물질은 존재하지 않습니다.
암흑 물질의 개념이 처음 제안되었습니다.1930년대 중력의 법칙에 반대되는 별과 은하의 움직임을 설명하기 위해 많은 별과 은하가 질량에 비해 너무 빨리 움직입니다. 이러한 불일치를 설명하기 위해 과학자들은 중력에 영향을 미치는 많은 양의 보이지 않는 물질을 모델에 도입했습니다.
암흑물질 이론이 가장 일반적이다.이러한 물질의 입자는 아직 발견되지 않았지만 그 존재를 확인하는 많은 간접적 증거가 있습니다. 대안 이론인 MOND는 일부 관찰 결과가 그 가정을 뒷받침하기는 하지만 아직 그러한 인정을 받지 못했습니다.
연구원들은 계속해서 분석할 계획입니다.추가 증거를 찾거나 두 이론의 특성을 고려한 대안 가설을 개발하기 위해 MOND 이론의 관점에서 다양한 우주 효과.
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표지 이미지: 플레이아데스 성단. 출처: NASA, ESA, AURA/Caltech, Palomar Observatory