Astrofizycy zaobserwowali tajemnicze zachowanie gromad gwiazd, które wydaje się przeczyć naszym
Jak działa wszechświat?
Klasyczna teoria grawitacji Newtona jest prawemopisujące oddziaływanie grawitacyjne w ramach mechaniki klasycznej. W teorii Newtona każde masywne ciało generuje skierowane w jego stronę pole siłowe. Mówimy o polu grawitacyjnym.
Oddziaływanie grawitacyjne w teorii Newtona rozchodzi się natychmiastowo, gdyż siła grawitacji zależy jedynie od względnego położenia przyciągających się ciał w danym momencie.
Odpowiedzialny także za to, co dzieje się w naszym Wszechświeciei ciemna materia. Nie uczestniczy w oddziaływaniach elektromagnetycznych i dlatego nie jest dostępny do bezpośredniej obserwacji. Ciemna materia stanowi około 25% energii masowej Wszechświata i pojawia się jedynie w wyniku oddziaływania grawitacyjnego. Nie wszystkim naukowcom podoba się fakt, że nie da się tego zaobserwować. Niektórzy fizycy zaprzeczają istnieniu ciemnej materii i przyjętej strukturze Wszechświata. Mówią o braku grawitacji i zniekształceniu czasoprzestrzeni oraz proponują alternatywy. Na przykład teoria MOND (Zmodyfikowana Dynamika Newtona, zmodyfikowana dynamika Newtona).
Jaka jest alternatywa?
Zgodnie z teorią MOND – lub alternatywną teorią grawitacji – prawo grawitacji Newtona można zmodyfikować, aby wyjaśnić rotację galaktyk bez angażowania ciemnej materii.
Zasadniczo teoria MOND jest alternatywą dla teorii ogólnejteoria względności. Został wynaleziony przez Einsteina, aby wyjaśnić, jak działa grawitacja i dlaczego istnieje ciemna materia, która spaja galaktyki.
Profesor Pavel Krupa i jego zespół znaleźli dowody na istnienie alternatywnej teorii grawitacji
Zdjęcie: Volker Lannert/Uniwersytet w Bonn
MOND ma na celu wyjaśnienie, dlaczegoróżne obiekty we wszechświecie mają różną masę bez użycia pojęcia ciemnej materii. Został on zaproponowany na początku lat 80. przez izraelskiego astrofizyka Mordechaja Milgroma. Teoria modyfikuje prawo grawitacji, odnosząc się do silniejszej siły w niektórych obszarach przestrzeni, wyjaśniając w ten sposób krzywiznę przestrzeni.
Gdzie naukowcy szukali odpowiedzi?
Autorzy nowego badania badali roztargnieniegromady gwiazd. Powstają, gdy tysiące gwiazd rodzi się w krótkim czasie w ogromnym obłoku gazu. Gdy się „zapalą”, wydmuchują pozostałości chmury gazu, powodując znaczne rozszerzenie gromady. Tworzy to „luźną” formację zawierającą od kilkudziesięciu do kilku tysięcy gwiazd. Słabe siły grawitacyjne działające pomiędzy nimi utrzymują razem elementy gromady.
W większości przypadków rozproszone gwiazdygromady żyją tylko kilkaset milionów lat, zanim się rozpuszczą. Jednocześnie regularnie tracą gwiazdy, które gromadzą się w dwóch tak zwanych „ogonach pływowych”. Jedna z nich sięga po gromadę podczas podróży w przestrzeni. Drugi natomiast przejmuje „inicjatywę” i działa jako „szturm”.
Jaka jest niekonsekwencja?
Zgodnie z prawami grawitacji Newtona pytanie, czyTo, w który ogon trafi zagubiona gwiazda, zależy od przypadku. Zatem oba powinny zawierać w przybliżeniu tę samą liczbę gwiazd. Jednak po raz pierwszy w historii naukowcy udowodnili, że tak nie jest. Badali gromady i zaobserwowali, że „przedni” ogon zawsze zawierał więcej gwiazd niż „tylny” ogon.
Do tej pory prawie niemożliwe było ustaleniewśród milionów gwiazd znajdujących się w pobliżu gromady znajdują się te, które należą do jej ogonów. Aby to zrobić, należy zwrócić uwagę na prędkość, kierunek ruchu i wiek każdego z tych obiektów. Aby rozwiązać ten problem, autorzy nowego badania opracowali metodę, która po raz pierwszy pozwoliła im dokładnie policzyć gwiazdy w ich ogonach.
W gromadzie gwiazd Hiady (na górze) liczba gwiazd (czarnych) w wiodącym ogonie pływowym jest znacznie większa niż w tylnym ogonie pływowym.
Symulacje komputerowe przy użyciu MOND (poniżej) pokazują podobny obraz. Źródło: Uniwersytet w Bonn.
W tej chwili w pobliżu Ziemi zbadano pięć gromad otwartych, cztery z nich tak blisko, jak to możliwe. Kiedy naukowcy przeanalizowali wszystkie dane, napotkali sprzeczność z obecną teorią.
Dokowanie z inną teorią
Wręcz przeciwnie, nowe dane obserwacyjne są znacznie lepszesą zgodne z teorią MOND. Według niego gwiazdy mogą opuszczać gromadę „przez dwoje różnych drzwi” – wyjaśniają naukowcy. „Jeden prowadzi do „tylnego” ogona pływowego, drugi prowadzi do „przedniego” ogona pływowego. Jednak pierwsza jest znacznie węższa niż druga, więc jest mało prawdopodobne, aby gwiazda opuściła przez nią gromadę. Z kolei teoria grawitacji Newtona przewiduje, że obie „drzwi” powinny mieć tę samą szerokość” – piszą fizycy.
pl.freepik.com
Fizycy obliczyli rozkład gwiazd,oczekiwane zgodnie z teorią MOND. Wyniki okazały się zaskakująco zgodne z obserwacjami. Jednak aby tego dokonać, fizycy musieli zastosować stosunkowo proste metody obliczeniowe. Obecnie brakuje im narzędzi matematycznych do bardziej szczegółowej analizy zmodyfikowanej dynamiki Newtona.
Jaki jest wynik finansowy?
Jednak symulacje również się zgadzałyz obserwacjami w innych aspektach. Przewidywali, jak długo zwykle przetrwają gromady otwarte. A ten okres czasu jest kilkukrotnie krótszy, niż można by się spodziewać zgodnie z prawami Newtona. To wyjaśnia od dawna znaną tajemnicę. Mianowicie, dlaczego gromady gwiazd w pobliskich galaktykach znikają szybciej, niż powinny.
Jednak teoria MOND nie jest wśród nich niekwestionowanaspecjaliści. Ponieważ prawa grawitacji Newtona „nie działają” w pewnych okolicznościach, należy je zmienić. Wszystko to ma daleko idące konsekwencje dla innych dziedzin fizyki.
Z drugiej strony to rozwiązuje wieleproblemów stojących przed dzisiejszą kosmologią. Obecnie autorzy badania badają nowe metody matematyczne w celu jeszcze dokładniejszego modelowania. Można je następnie wykorzystać do znalezienia dalszych dowodów na to, czy teoria MOND jest poprawna, czy nie.
Czytaj więcej:
Archeolodzy oficjalnie potwierdzili legendy biblijne
Okazało się, co dzieje się z komórkami ciała, gdy serce umiera
Zhakowany sygnał Starlink, który ma być używany jako alternatywa dla GPS