Astrofysici hebben mysterieus gedrag van sterrenhopen waargenomen dat ons gedrag lijkt te tarten
Hoe werkt het universum?
Newtons klassieke zwaartekrachttheorie is de wethet beschrijven van zwaartekrachtinteractie binnen het raamwerk van de klassieke mechanica. In de Newtoniaanse theorie genereert elk massief lichaam een krachtveld dat het aantrekt. We hebben het over het zwaartekrachtveld.
Zwaartekrachtinteractie plant zich in de theorie van Newton onmiddellijk voort, omdat de zwaartekracht alleen afhangt van de relatieve positie van aantrekkende lichamen op een bepaald moment.
Ook verantwoordelijk voor wat er in ons universum gebeurten donkere materie. Het neemt niet deel aan elektromagnetische interactie en is daarom niet beschikbaar voor directe observatie. Donkere materie maakt ongeveer 25% uit van de massa-energie van het heelal en komt alleen voor in zwaartekrachtinteractie. Niet alle wetenschappers zijn blij met het feit dat het niet kan worden waargenomen. Sommige natuurkundigen ontkennen donkere materie en de geaccepteerde structuur van het heelal. Ze praten over de afwezigheid van zwaartekracht en de vervorming van ruimte-tijd en bieden alternatieven. Bijvoorbeeld de MOND-theorie (Engels: Modified Newtonian Dynamics, Modified Newtonian Dynamics).
Wat is het alternatief?
Volgens de MOND-theorie - of een alternatieve zwaartekrachttheorie - kan de zwaartekrachtwet van Newton worden aangepast om de rotatie van sterrenstelsels te verklaren zonder donkere materie erbij te betrekken.
In wezen is de MOND-theorie een alternatief voor de Algemenerelativiteitstheorie. Het werd door Einstein uitgevonden om uit te leggen hoe de zwaartekracht werkt en waarom er donkere materie bestaat, die sterrenstelsels bij elkaar houdt.
Professor Pavel Krupa en zijn team vonden bewijs voor het bestaan van een alternatieve zwaartekrachttheorie
Foto: Volker Lannert/Universiteit van Bonn
MOND wil uitleggen waaromverschillende objecten in het universum hebben een verschillende massa zonder het concept van donkere materie te gebruiken. Het werd begin jaren tachtig voorgesteld door de Israëlische astrofysicus Mordechai Milgrom. De theorie wijzigt de wet van de zwaartekracht, verwijzend naar een sterkere kracht in sommige delen van de ruimte, en verklaart zo de kromming van de ruimte.
Waar zochten wetenschappers naar het antwoord?
De auteurs van de nieuwe studie bestudeerden verstrooidsterrenhopen. Ze worden gevormd wanneer duizenden sterren in korte tijd in een enorme gaswolk worden geboren. Terwijl ze ‘ontbranden’, blazen ze de overblijfselen van de gaswolk weg, waardoor de cluster aanzienlijk uitbreidt. Hierdoor ontstaat een ‘losse’ formatie die enkele tientallen tot enkele duizenden sterren bevat. Zwakke zwaartekrachten die tussen hen inwerken, houden de clusterleden bij elkaar.
In de meeste gevallen verspreide sterrende clusters duren slechts een paar honderd miljoen jaar voordat ze oplossen. Tegelijkertijd verliezen ze regelmatig sterren, die zich ophopen in twee zogenaamde ‘getijdenstaarten’. Eén van hen reikt naar de cluster terwijl deze door de ruimte reist. De ander daarentegen neemt het ‘initiatief’ en fungeert als ‘speerpunt’.
Wat is de inconsistentie?
Volgens de zwaartekrachtwetten van Newton is de vraag ofIn welke staart de verloren ster terechtkomt, hangt af van het geval. Beide moeten dus ongeveer hetzelfde aantal sterren bevatten. Voor het eerst in de geschiedenis hebben wetenschappers echter bewezen dat dit niet het geval is. Ze bestudeerden de sterrenhopen en observeerden hoe de ‘voorste’ staart altijd meer sterren bevatte dan de ‘achterste’ staart.
Tot nu toe was het vrijwel onmogelijk om dit vast te stellenOnder de miljoenen sterren dichtbij de cluster bevinden zich de sterren die tot de staarten ervan behoren. Om dit te doen, moet je letten op de snelheid, bewegingsrichting en leeftijd van elk van deze objecten. Om dit probleem op te lossen, ontwikkelden de auteurs van de nieuwe studie een methode waarmee ze voor het eerst nauwkeurig de sterren in hun staart konden tellen.
In de Hyaden-sterrenhoop (boven) is het aantal sterren (zwart) in de leidende getijdenstaart aanzienlijk groter dan in de achterste getijdenstaart.
Computersimulaties met MOND (hieronder) laten een soortgelijk beeld zien. Credit: Universiteit van Bonn.
Op dit moment zijn vijf open clusters nabij de aarde onderzocht, waarvan vier zo dichtbij mogelijk. Toen wetenschappers alle gegevens analyseerden, werden ze geconfronteerd met een tegenspraak met de huidige theorie.
Docking met een andere theorie
Nieuwe observatiegegevens zijn daarentegen veel beterkomen overeen met de MOND-theorie. Volgens deze gegevens kunnen sterren de cluster “via twee verschillende deuren” verlaten, leggen wetenschappers uit. “De ene leidt naar de ‘achterste’ getijdenstaart, de andere leidt naar de ‘voorste’ getijdenstaart. De eerste is echter veel smaller dan de tweede, dus het is onwaarschijnlijk dat de ster hierdoor de sterrenhoop zal verlaten. Newtons zwaartekrachttheorie voorspelt daarentegen dat beide “deuren” dezelfde breedte moeten hebben”, schrijven de natuurkundigen.
nl.freepik.com
Natuurkundigen hebben de sterrenverdeling berekend,verwacht volgens de MOND-theorie. De resultaten bleken verrassend goed overeen te komen met de waarnemingen. Om dit te doen moesten natuurkundigen echter relatief eenvoudige rekenmethoden gebruiken. Ze beschikken momenteel niet over de wiskundige hulpmiddelen om de gewijzigde Newtoniaanse dynamiek gedetailleerder te analyseren.
Waar komt het op neer?
De simulaties kwamen echter ook overeenmet opmerkingen in andere opzichten. Ze voorspelden hoe lang open sterrenhopen doorgaans zouden blijven bestaan. En deze periode is vele malen korter dan volgens de wetten van Newton kan worden verwacht. Dit verklaart een al lang bekend mysterie. Namelijk waarom sterrenhopen in nabijgelegen sterrenstelsels sneller verdwijnen dan zou moeten.
De MOND-theorie is echter niet onomstredenspecialisten. Omdat de zwaartekrachtwetten van Newton onder bepaalde omstandigheden ‘niet werken’, moeten ze worden gewijzigd. Dit alles heeft verstrekkende gevolgen voor andere gebieden van de natuurkunde.
Aan de andere kant lost dit veel opproblemen waarmee de kosmologie vandaag de dag wordt geconfronteerd. Nu onderzoeken de auteurs van het onderzoek nieuwe wiskundige methoden voor nog nauwkeurigere modellering. Ze kunnen vervolgens worden gebruikt om verder bewijs te vinden of de MOND-theorie correct is of niet.
Lees verder:
Archeologen hebben de legendes uit de Bijbel officieel bevestigd
Het bleek wat er met de cellen van het lichaam gebeurt als het hart sterft
Starlink-signaal gehackt om te worden gebruikt als alternatief voor GPS