Astrofysiker har observerat mystiskt beteende hos stjärnhopar som verkar trotsa vårt
Hur fungerar universum?
Newtons klassiska gravitationsteori är lagenbeskriva gravitationsinteraktion inom ramen för klassisk mekanik. I Newtonsk teori genererar varje massiv kropp ett kraftfält av attraktion mot den. Vi pratar om gravitationsfältet.
Gravitationsinteraktion i Newtons teori fortplantar sig omedelbart, eftersom tyngdkraften endast beror på den relativa positionen för attraherande kroppar vid ett givet ögonblick.
Även ansvarig för vad som händer i vårt universumoch mörk materia. Den deltar inte i elektromagnetisk interaktion och är därför inte tillgänglig för direkt observation. Mörk materia utgör cirka 25 % av universums massenergi och uppträder endast i gravitationsinteraktion. Alla forskare är inte nöjda med att det inte går att observera. Vissa fysiker förnekar mörk materia och universums accepterade struktur. De talar om frånvaron av gravitation och förvrängning av rum-tid och erbjuder alternativ. Till exempel MOND-teorin (engelska: Modified Newtonian Dynamics, modified Newtonian dynamics).
Vad är alternativet?
Enligt MOND-teorin – eller en alternativ gravitationsteori – kan Newtons gravitationslag modifieras för att förklara galaxernas rotation utan att involvera mörk materia.
I huvudsak är MOND-teorin ett alternativ till Generalenrelativitetsteorin. Den uppfanns av Einstein för att förklara hur gravitationen fungerar och varför mörk materia överhuvudtaget existerar, som håller samman galaxer.
Professor Pavel Krupa och hans team hittade bevis för existensen av en alternativ teori om gravitation
Foto: Volker Lannert/University of Bonn
MOND syftar till att förklara varförolika objekt i universum har olika massa utan att använda begreppet mörk materia. Det föreslogs i början av 1980-talet av den israeliska astrofysikern Mordechai Milgrom. Teorin modifierar tyngdlagen och hänvisar till en starkare kraft i vissa områden i rymden, vilket förklarar rymdens krökning.
Var letade forskarna efter svaret?
Författarna till den nya studien studerade frånvarandestjärnhopar. De bildas när tusentals stjärnor föds på kort tid i ett enormt gasmoln. När de "antänds" blåser de bort resterna av gasmolnet, vilket får klustret att expandera avsevärt. Detta skapar en "lös" formation som innehåller allt från några tiotal till flera tusen stjärnor. Svaga gravitationskrafter som verkar mellan dem håller ihop klustermedlemmarna.
I de flesta fall spridda stjärnorklustren varar bara några hundra miljoner år innan de löses upp. Samtidigt förlorar de regelbundet stjärnor, som ackumuleras i två så kallade "tidvattensvansar". En av dem sträcker sig efter klustret när det färdas genom rymden. Den andra tar tvärtom "initiativet" och fungerar som "spjutspetsen".
Vad är inkonsekvensen?
Enligt Newtons gravitationslagar är frågan om huruvidaVilken svans den förlorade stjärnan hamnar i beror på fallet. Båda bör alltså innehålla ungefär samma antal stjärnor. Men för första gången i historien har forskare bevisat att så inte är fallet. De studerade klustren och observerade hur den "främre" svansen alltid innehöll fler stjärnor än den "bakre" svansen.
Fram till nu var det nästan omöjligt att avgörabland de miljontals stjärnor nära klustret finns de som hör till dess svansar. För att göra detta måste du vara uppmärksam på hastigheten, rörelseriktningen och åldern för vart och ett av dessa föremål. För att lösa problemet utvecklade författarna till den nya studien en metod som gjorde det möjligt för dem att exakt räkna stjärnorna i deras svansar för första gången.
I Hyades-stjärnhopen (överst) är antalet stjärnor (svarta) i den ledande tidvattensvansen betydligt större än i den efterföljande tidvattensvansen.
Datorsimuleringar med MOND (nedan) visar en liknande bild. Kreditt: University of Bonn.
För tillfället har fem öppna kluster utforskats nära jorden, fyra av dem så nära som möjligt. När forskare analyserade all data stod de inför en motsägelse till den nuvarande teorin.
Dockning med en annan teori
Nya observationsdata är tvärtom mycket bättreöverensstämmer med MOND-teorin. Enligt den kan stjärnor lämna klustret "genom två olika dörrar", förklarar forskare. "Den ena leder till den "bakre" tidvattensvansen, den andra leder till den "främre" tidvattensvansen. Den första är dock mycket smalare än den andra, så det är osannolikt att stjärnan kommer att lämna klustret genom den. Newtons gravitationsteori förutspår å andra sidan att båda "dörrarna" bör ha samma bredd", skriver fysikerna.
sv.freepik.com
Fysiker har beräknat stjärnfördelningen,förväntas enligt MOND-teorin. Resultaten visade sig stämma överraskande bra överens med observationerna. Men för att göra detta var fysiker tvungna att använda relativt enkla beräkningsmetoder. De saknar för närvarande de matematiska verktygen för att analysera modifierad newtonsk dynamik mer i detalj.
Vad är slutresultatet?
Men simuleringarna stämde också överensmed observationer i övriga avseenden. De förutspådde hur länge öppna stjärnhopar vanligtvis skulle hålla. Och denna tidsperiod är flera gånger kortare än vad som kan förväntas enligt Newtons lagar. Detta förklarar ett sedan länge känt mysterium. Nämligen varför stjärnhopar i närliggande galaxer försvinner snabbare än de borde.
MOND-teorin är dock inte ostridig blandspecialister. Eftersom Newtons gravitationslagar "inte fungerar" under vissa omständigheter måste de ändras. Allt detta får långtgående konsekvenser för andra områden inom fysiken.
Å andra sidan löser detta mångaproblem som kosmologin står inför idag. Nu undersöker studieförfattarna nya matematiska metoder för ännu mer exakt modellering. De kan sedan användas för att hitta ytterligare bevis på om MOND-teorin är korrekt eller inte.
Läs mer:
Arkeologer har officiellt bekräftat legenderna från Bibeln
Det visade sig vad som händer med kroppens celler när hjärtat dör
Starlink-signal hackad för att användas som ett alternativ till GPS