Os astrofísicos observaram um comportamento misterioso de aglomerados de estrelas que parece desafiar a nossa
Como funciona o universo?
A teoria clássica da gravidade de Newton é a leidescrevendo a interação gravitacional no âmbito da mecânica clássica. Na teoria newtoniana, todo corpo massivo gera um campo de força de atração em sua direção. Estamos falando sobre o campo gravitacional.
A interação gravitacional na teoria de Newton se propaga instantaneamente, uma vez que a força da gravidade depende apenas da posição relativa dos corpos que atraem em um determinado momento.
Também responsável pelo que está acontecendo em nosso Universoe matéria escura. Não participa da interação eletromagnética e, portanto, não está disponível para observação direta. A matéria escura representa cerca de 25% da energia-massa do Universo e aparece apenas na interação gravitacional. Nem todos os cientistas estão satisfeitos com o facto de não poder ser observado. Alguns físicos negam a matéria escura e a estrutura aceita do Universo. Falam da ausência de gravidade e da distorção do espaço-tempo e oferecem alternativas. Por exemplo, a teoria MOND (Inglês: Modified Newtonian Dynamics, Modified Newtonian Dynamics).
Qual é a alternativa?
De acordo com a teoria MOND - ou uma teoria alternativa da gravidade - a lei da gravidade de Newton pode ser modificada para explicar a rotação das galáxias sem envolver a matéria escura.
Essencialmente, a teoria MOND é uma alternativa ao Generalteoria da relatividade. Foi inventado por Einstein para explicar como funciona a gravidade e por que existe a matéria escura, que mantém as galáxias unidas.
O professor Pavel Krupa e sua equipe encontraram evidências da existência de uma teoria alternativa da gravidade
Foto: Volker Lannert/Universidade de Bonn
O MOND pretende explicar por queobjetos diferentes no universo têm massa diferente sem usar o conceito de matéria escura. Foi proposto no início de 1980 pelo astrofísico israelense Mordechai Milgrom. A teoria modifica a lei da gravidade, referindo-se a uma força mais forte em algumas regiões do espaço, explicando assim a curvatura do espaço.
Onde os cientistas procuraram a resposta?
Os autores do novo estudo estudaram distraídosaglomerados de estrelas. Eles são formados quando milhares de estrelas nascem em um curto espaço de tempo em uma enorme nuvem de gás. À medida que “inflamam”, eles sopram para longe os restos da nuvem de gás, fazendo com que o aglomerado se expanda significativamente. Isto cria uma formação “solta” que contém desde algumas dezenas até vários milhares de estrelas. Forças gravitacionais fracas agindo entre eles mantêm os membros do aglomerado unidos.
Na maioria dos casos, estrelas dispersasos aglomerados duram apenas algumas centenas de milhões de anos antes de se dissolverem. Ao mesmo tempo, perdem regularmente estrelas, que se acumulam em duas chamadas “caudas de maré”. Um deles alcança o aglomerado enquanto ele viaja pelo espaço. O outro, ao contrário, toma a “iniciativa” e funciona como “ponta de lança”.
Qual é a inconsistência?
De acordo com as leis da gravidade de Newton, a questão de saber seA cauda em que a estrela perdida vai parar depende do caso. Assim, ambos devem conter aproximadamente o mesmo número de estrelas. No entanto, pela primeira vez na história, os cientistas provaram que este não é o caso. Eles estudaram os aglomerados e observaram como a cauda “dianteira” sempre continha mais estrelas do que a cauda “traseira”.
Até agora era quase impossível determinarentre os milhões de estrelas próximas ao aglomerado estão aquelas que pertencem às suas caudas. Para fazer isso, você precisa prestar atenção à velocidade, direção do movimento e idade de cada um desses objetos. Para resolver o problema, os autores do novo estudo desenvolveram um método que lhes permitiu contar com precisão as estrelas nas suas caudas pela primeira vez.
No aglomerado de estrelas Hyades (topo), o número de estrelas (pretas) na cauda de maré principal é significativamente maior do que na cauda de maré posterior.
Simulações de computador usando MOND (abaixo) mostram um quadro semelhante. Crédito: Universidade de Bonn.
No momento, cinco aglomerados abertos foram explorados perto da Terra, quatro deles o mais próximo possível. Quando os cientistas analisaram todos os dados, depararam-se com uma contradição com a teoria atual.
Encaixando com outra teoria
Novos dados observacionais, pelo contrário, são muito melhoressão consistentes com a teoria MOND. Segundo ele, as estrelas podem sair do aglomerado “por duas portas diferentes”, explicam os cientistas. “Um leva à cauda de maré “traseira”, o outro leva à cauda de maré “dianteira”. No entanto, o primeiro é muito mais estreito que o segundo, por isso é improvável que a estrela saia do aglomerado através dele. A teoria da gravidade de Newton, por outro lado, prevê que ambas as “portas” deveriam ter a mesma largura”, escrevem os físicos.
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Os físicos calcularam a distribuição estelar,esperado de acordo com a teoria MOND. Os resultados revelaram-se surpreendentemente bons de acordo com as observações. No entanto, para fazer isso, os físicos tiveram que usar métodos computacionais relativamente simples. Atualmente, eles não possuem as ferramentas matemáticas para analisar mais detalhadamente a dinâmica newtoniana modificada.
Qual é o resultado final?
No entanto, as simulações também coincidiramcom observações em outros aspectos. Eles previram quanto tempo normalmente durariam os aglomerados de estrelas abertas. E este período de tempo é várias vezes mais curto do que se poderia esperar de acordo com as leis de Newton. Isso explica um mistério há muito conhecido. Nomeadamente, porque é que os aglomerados de estrelas em galáxias próximas estão a desaparecer mais rapidamente do que deveriam.
No entanto, a teoria MOND não é indiscutível entreespecialistas. Como as leis da gravidade de Newton “não funcionam” em certas circunstâncias, elas devem ser alteradas. Tudo isso tem consequências de longo alcance para outras áreas da física.
Por outro lado, isso resolve muitosproblemas que a cosmologia enfrenta hoje. Agora, os autores do estudo estão explorando novos métodos matemáticos para uma modelagem ainda mais precisa. Eles podem então ser usados para encontrar mais evidências sobre se a teoria MOND está correta ou não.
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