Astrofizicienii au observat un comportament misterios al clusterelor de stele care pare să ne sfideze
Cum funcționează universul?
Teoria clasică a gravitației a lui Newton este legeadescriind interacțiunea gravitațională în cadrul mecanicii clasice. În teoria newtoniană, fiecare corp masiv generează un câmp de forță de atracție față de el. Vorbim despre câmpul gravitațional.
Interacțiunea gravitațională în teoria lui Newton se propagă instantaneu, deoarece forța gravitației depinde numai de poziția relativă a corpurilor de atragere la un moment dat de timp.
De asemenea, responsabil pentru ceea ce se întâmplă în Universul nostruși materia întunecată. Nu participă la interacțiunea electromagnetică și, prin urmare, nu este disponibil pentru observare directă. Materia întunecată reprezintă aproximativ 25% din masa-energie a Universului și apare doar în interacțiunea gravitațională. Nu toți oamenii de știință sunt mulțumiți de faptul că nu poate fi observat. Unii fizicieni neagă materia întunecată și structura acceptată a Universului. Ei vorbesc despre absența gravitației și distorsiunea spațiu-timp și oferă alternative. De exemplu, teoria MOND (în engleză: Modified Newtonian Dynamics, modified Newtonian dynamics).
Care este alternativa?
Conform teoriei MOND - sau a unei teorii alternative a gravitației - legea gravitației lui Newton poate fi modificată pentru a explica rotația galaxiilor fără a implica materia întunecată.
În esență, teoria MOND este o alternativă la Generalteoria relativitatii. A fost inventat de Einstein pentru a explica cum funcționează gravitația și de ce există materia întunecată, care ține galaxiile împreună.
Profesorul Pavel Krupa și echipa sa au găsit dovezi pentru existența unei teorii alternative a gravitației
Foto: Volker Lannert/Universitatea din Bonn
MOND își propune să explice de cediferite obiecte din univers au masă diferită fără a utiliza conceptul de materie întunecată. A fost propus la începutul anilor 1980 de către astrofizicianul israelian Mordechai Milgrom. Teoria modifică legea gravitației, referindu-se la o forță mai puternică în unele regiuni ale spațiului, explicând astfel curbura spațiului.
Unde au căutat oamenii de știință răspunsul?
Autorii noului studiu au studiat absentclustere de stele. Ele se formează atunci când mii de stele se nasc într-un timp scurt într-un nor imens de gaz. Pe măsură ce se „aprind”, elimină rămășițele norului de gaz, determinând extinderea semnificativă a clusterului. Acest lucru creează o formațiune „liberă” care conține oriunde de la câteva zeci la câteva mii de stele. Forțele gravitaționale slabe care acționează între ele țin membrii clusterului împreună.
În cele mai multe cazuri, stele împrăștiateclusterele durează doar câteva sute de milioane de ani înainte de a se dizolva. În același timp, ei pierd în mod regulat stele, care se acumulează în două așa-numite „cozi de maree”. Unul dintre ei ajunge la cluster în timp ce călătorește prin spațiu. Celălalt, dimpotrivă, ia „inițiativa” și funcționează ca „varf de lance”.
Care este inconsecvența?
Conform legilor gravitației lui Newton, întrebarea dacăÎn ce coadă ajunge steaua pierdută depinde de caz. Astfel, ambele ar trebui să conțină aproximativ același număr de stele. Cu toate acestea, pentru prima dată în istorie, oamenii de știință au demonstrat că nu este cazul. Au studiat grupurile și au observat cum coada „din față” conținea întotdeauna mai multe stele decât coada „din spate”.
Până acum a fost aproape imposibil de determinatprintre milioanele de stele apropiate clusterului se numără cele care aparțin cozilor acestuia. Pentru a face acest lucru, trebuie să acordați atenție vitezei, direcției de mișcare și vârstei fiecăruia dintre aceste obiecte. Pentru a rezolva problema, autorii noului studiu au dezvoltat o metodă care le-a permis să numere cu precizie stelele din cozile lor pentru prima dată.
În grupul de stele Hyades (sus), numărul de stele (negre) din coada mareei în frunte este semnificativ mai mare decât în coada mareei în urmă.
Simulările pe computer folosind MOND (mai jos) arată o imagine similară. Credit: Universitatea din Bonn.
În acest moment, în apropierea Pământului au fost explorate cinci clustere deschise, patru dintre ele cât mai aproape posibil. Când oamenii de știință au analizat toate datele, s-au confruntat cu o contradicție cu teoria actuală.
Acoperirea cu o altă teorie
Datele observaționale noi, dimpotrivă, sunt mult mai bunesunt în concordanță cu teoria MOND. Potrivit acestuia, stelele pot părăsi clusterul „prin două uși diferite”, explică oamenii de știință. „Unul duce la coada mareei „din spate”, cealaltă duce la coada mareei „în față”. Cu toate acestea, prima este mult mai îngustă decât a doua, așa că este puțin probabil ca steaua să părăsească clusterul prin ea. Teoria gravitației a lui Newton, pe de altă parte, prezice că ambele „uși” ar trebui să aibă aceeași lățime”, scriu fizicienii.
ro.freepik.com
Fizicienii au calculat distribuția stelară,aşteptat conform teoriei MOND. Rezultatele s-au dovedit a fi în acord surprinzător de bun cu observațiile. Cu toate acestea, pentru a face acest lucru, fizicienii au trebuit să folosească metode de calcul relativ simple. În prezent, le lipsesc instrumentele matematice pentru a analiza dinamica newtoniană modificată mai detaliat.
Care este linia de jos?
Cu toate acestea, simulările s-au potrivitcu observații în alte privințe. Ei au prezis cât de mult vor dura în mod obișnuit grupurile de stele deschise. Și această perioadă de timp este de câteva ori mai scurtă decât se poate aștepta conform legilor lui Newton. Aceasta explică un mister de mult cunoscut. Și anume, de ce grupurile de stele din galaxiile din apropiere dispar mai repede decât ar trebui.
Cu toate acestea, teoria MOND nu este de necontestat printrespecialişti. Deoarece legile gravitației lui Newton „nu funcționează” în anumite circumstanțe, acestea trebuie modificate. Toate acestea au consecințe de amploare pentru alte domenii ale fizicii.
Pe de altă parte, acest lucru rezolvă multeproblemele cu care se confruntă cosmologia astăzi. Acum, autorii studiului explorează noi metode matematice pentru o modelare și mai precisă. Ele pot fi apoi folosite pentru a găsi dovezi suplimentare cu privire la faptul dacă teoria MOND este corectă sau nu.
Citeste mai mult:
Arheologii au confirmat oficial legendele din Biblie
S-a dovedit ce se întâmplă cu celulele corpului când inima moare
Semnalul Starlink piratat pentru a fi folosit ca alternativă la GPS