Astrofizikai pastebėjo paslaptingą žvaigždžių spiečių elgesį, kuris, atrodo, nepaiso mūsų
Kaip veikia visata?
Klasikinė Niutono gravitacijos teorija yra dėsnisaprašant gravitacinę sąveiką klasikinės mechanikos rėmuose. Niutono teorijoje kiekvienas masyvus kūnas sukuria traukos jėgos lauką. Mes kalbame apie gravitacinį lauką.
Gravitacinė sąveika Niutono teorijoje plinta akimirksniu, nes gravitacijos jėga priklauso tik nuo santykinės traukiančių kūnų padėties tam tikru laiko momentu.
Taip pat atsakingas už tai, kas vyksta mūsų Visatojeir tamsioji materija. Jis nedalyvauja elektromagnetinėje sąveikoje, todėl nėra prieinamas tiesioginiam stebėjimui. Tamsioji medžiaga sudaro apie 25% Visatos masės energijos ir atsiranda tik gravitacinėje sąveikoje. Ne visi mokslininkai džiaugiasi tuo, kad jo negalima stebėti. Kai kurie fizikai neigia tamsiąją materiją ir priimtą Visatos struktūrą. Jie kalba apie gravitacijos nebuvimą ir erdvėlaikio iškraipymą bei siūlo alternatyvas. Pavyzdžiui, MOND teorija (angl. Modified Newtonian Dynamics, modified Newtonian dynamics).
Kokia alternatyva?
Pagal MOND teoriją – arba alternatyvią gravitacijos teoriją – Niutono gravitacijos dėsnį galima modifikuoti, kad paaiškintų galaktikų sukimąsi neįtraukiant tamsiosios materijos.
Iš esmės MOND teorija yra alternatyva generoluiReliatyvumo teorija. Ją išrado Einšteinas, norėdamas paaiškinti, kaip veikia gravitacija ir kodėl egzistuoja tamsioji materija, laikanti kartu galaktikas.
Profesorius Pavelas Krupa ir jo komanda rado įrodymų, kad egzistuoja alternatyvi gravitacijos teorija
Nuotrauka: Volker Lannert / Bonos universitetas
MOND siekia paaiškinti, kodėlskirtingi objektai visatoje turi skirtingą masę, nenaudojant tamsiosios materijos sąvokos. Devintojo dešimtmečio pradžioje jį pasiūlė Izraelio astrofizikas Mordechai Milgromas. Teorija modifikuoja gravitacijos dėsnį, nurodydama stipresnę jėgą kai kuriuose erdvės regionuose, taip paaiškindama erdvės kreivumą.
Kur mokslininkai ieškojo atsakymo?
Naujojo tyrimo autoriai studijavo abejingaižvaigždžių spiečius. Jie susidaro, kai didžiuliame dujų debesyje per trumpą laiką gimsta tūkstančiai žvaigždžių. Kai jie "užsidega", jie nupučia dujų debesies likučius, todėl klasteris žymiai išsiplėtė. Taip susidaro „laisvas“ darinys, kuriame yra nuo kelių dešimčių iki kelių tūkstančių žvaigždžių. Tarp jų veikiančios silpnos gravitacinės jėgos laiko klasterio narius kartu.
Daugeliu atvejų išsibarsčiusios žvaigždėsklasteriai gyvuoja vos kelis šimtus milijonų metų, kol ištirpsta. Tuo pačiu metu jie reguliariai praranda žvaigždes, kurios kaupiasi dviejose vadinamosiose „potvynių uodegose“. Vienas iš jų pasiekia klasterį, kai keliauja per erdvę. Kitas, priešingai, imasi „iniciatyvos“ ir veikia kaip „ietigalis“.
Kas yra nenuoseklumas?
Pagal Niutono gravitacijos dėsnius, klausimas, arĮ kokią uodegą atsidurs pasiklydusi žvaigždė, priklauso nuo atvejo. Taigi, abiejose turėtų būti maždaug toks pat žvaigždžių skaičius. Tačiau pirmą kartą istorijoje mokslininkai įrodė, kad taip nėra. Jie tyrinėjo spiečius ir stebėjo, kaip „priekinėje“ uodegoje visada buvo daugiau žvaigždžių nei „nugarinėje“ uodegoje.
Iki šiol buvo beveik neįmanoma nustatytitarp milijonų žvaigždžių, esančių arti spiečiaus, yra ir tų, kurios priklauso jo uodegoms. Norėdami tai padaryti, turite atkreipti dėmesį į kiekvieno iš šių objektų greitį, judėjimo kryptį ir amžių. Siekdami išspręsti problemą, naujojo tyrimo autoriai sukūrė metodą, kuris leido jiems pirmą kartą tiksliai suskaičiuoti žvaigždes uodegoje.
Hiadų žvaigždžių spiečiuje (viršuje) žvaigždžių (juodų) skaičius priekinėje potvynio uodegoje yra žymiai didesnis nei užpakalinėje potvynio uodegoje.
Kompiuterinis modeliavimas naudojant MOND (toliau) rodo panašų vaizdą. Kreditas: Bonos universitetas.
Šiuo metu netoli Žemės ištirtos penkios atviros klasteriai, keturi iš jų kuo arčiau. Kai mokslininkai išanalizavo visus duomenis, jie susidūrė su prieštaravimu dabartinei teorijai.
Prisijungimas prie kitos teorijos
Priešingai, nauji stebėjimų duomenys yra daug geresniatitinka MOND teoriją. Pasak mokslininkų, žvaigždės gali išeiti iš spiečiaus „per dvi skirtingas duris“. „Vienas veda į „galinę“ potvynio uodegą, kitas – į „priekinę“ potvynio uodegą. Tačiau pirmasis yra daug siauresnis nei antrasis, todėl mažai tikėtina, kad žvaigždė per ją paliks spiečius. Kita vertus, Niutono gravitacijos teorija numato, kad abi „durys“ turėtų būti vienodo pločio“, – rašo fizikai.
en.freepik.com
Fizikai apskaičiavo žvaigždžių pasiskirstymą,tikimasi pagal MOND teoriją. Rezultatai stebėtinai gerai sutapo su stebėjimais. Tačiau norėdami tai padaryti, fizikai turėjo naudoti gana paprastus skaičiavimo metodus. Šiuo metu jiems trūksta matematinių įrankių, leidžiančių išsamiau analizuoti modifikuotą Niutono dinamiką.
Kokia esmė?
Tačiau modeliai taip pat sutaposu pastabomis kitais atžvilgiais. Jie numatė, kiek laiko paprastai tęsis atviros žvaigždžių spiečiai. Ir šis laikotarpis yra kelis kartus trumpesnis, nei galima tikėtis pagal Niutono dėsnius. Tai paaiškina seniai žinomą paslaptį. Būtent, kodėl žvaigždžių spiečiai netoliese esančiose galaktikose nyksta greičiau nei turėtų.
Tačiau MOND teorija nėra neginčijamaspecialistams. Kadangi Niutono gravitacijos dėsniai tam tikromis aplinkybėmis „neveikia“, juos reikia keisti. Visa tai turi didelių pasekmių kitoms fizikos sritims.
Kita vertus, tai išsprendžia daugelįproblemos, su kuriomis šiandien susiduria kosmologija. Dabar tyrimo autoriai tiria naujus matematinius metodus dar tikslesniam modeliavimui. Tada jie gali būti naudojami ieškant papildomų įrodymų, ar MOND teorija yra teisinga, ar ne.
Skaityti daugiau:
Archeologai oficialiai patvirtino Biblijos legendas
Paaiškėjo, kas nutinka kūno ląstelėms, kai miršta širdis
„Starlink“ signalas buvo nulaužtas, kad būtų naudojamas kaip GPS alternatyva