Atradimo negalima paaiškinti klasikinėmis prielaidomis.

Tarptautinė astrofizikų komanda, analizuodama kai kurias žvaigždžių spiečius, padarė mįslingą atradimą. Šis atradimas prieštarauja Niutono gravitacijos dėsniams, rašo mokslininkai savo publikacijoje. Vietoj to, stebėjimai atitinka alternatyvios gravitacijos teorijos prognozes. Tačiau tai yra prieštaringa tarp ekspertų. Rezultatai dabar paskelbti Karališkosios astronomijos draugijos mėnesiniuose pranešimuose. Bonos universitetas atliko svarbų vaidmenį tyrime.

Savo darbe mokslininkai ištyrė vadinamąsias atvirąsias žvaigždžių spiečius, nesusijusias grupes iš kelių dešimčių iki kelių šimtų žvaigždžių, randamų spiralinėse ir netaisyklingose ​​galaktikose. Atviros grupės susidaro, kai per trumpą laiką didžiuliame dujų debesyje gimsta tūkstančiai žvaigždžių. Kai jis „užsidega“, atvykėliai iš galaktikos nupučia dujų debesies likučius. Proceso metu masė gerokai išsiplečia. Taip susidaro laisvas kelių dešimčių ar kelių tūkstančių žvaigždžių darinys. Masę kartu laiko silpnos traukos jėgos, veikiančios tarpusavyje.

„Daugeliu atvejų atviros žvaigždžių spiečiai gyvena vos kelis šimtus milijonų metų, kol ištirpsta“, – aiškina profesorius dr. Pavelas Krupa iš Bonos universiteto Helmholtzo radiacijos ir branduolinės fizikos instituto. Proceso metu reguliariai prarandamos žvaigždės, kurios kaupiasi vadinamosiose „potvynių uodegose“. Viena iš šių uodegų traukiama už bloko, kai ji keliauja per erdvę. Savo ruožtu kitas pirmauja kaip ietis.

Prof. Dr. Pavel Krupa iš Helmholtzo Radiacijos ir branduolinės fizikos instituto Bonos universitete. Kreditas: Volkeris Lanertas / Bonos universitetas

„Pagal Niutono gravitacijos dėsnius atsitiktinumo reikalas, kuri iš uodegų atsidurs dingusioje žvaigždėje“, – aiškina dr. Janas Pvalamas-Altenbergas iš Helmholtzo radiacijos ir branduolinės fizikos instituto. „Taigi abiejuose galuose turėtų būti maždaug vienodas žvaigždžių skaičius. Tačiau savo darbe pirmą kartą galėjome įrodyti, kad tai netiesa: mūsų tirtose grupėse priekinėje uodegoje visada yra daugiau žvaigždžių, artimų masei. nei užpakalinė uodega“.

Sukurtas naujas žvaigždžių skaičiavimo metodas

Tarp milijonų žvaigždžių, artimų masei, iki šiol buvo beveik neįmanoma nustatyti, kurios iš jų priklauso jų uodegoms. „Norėdami tai padaryti, turite pažvelgti į judėjimo greitį ir kryptį bei kiekvieno iš šių objektų amžių“, – aiškina dr. Teresa Yarabkova. Tyrimo bendraautorė, kuri gavo daktaro laipsnį Kroupa grupėje, neseniai persikėlė iš Europos kosmoso agentūra (ESA) Europos pietinei observatorijai Garchinge. Ji sukūrė metodą, kuris leido jai pirmą kartą tiksliai suskaičiuoti žvaigždes jų uodegoje. „Iki šiol netoli mūsų buvo ištirtos penkios atviros klasteriai, įskaitant keturis mes“, – sako ji. „Kai išanalizavome visus duomenis, susidūrėme su prieštaravimu dabartinei teorijai. Itin tikslūs tyrimo duomenys iš Europos kosmoso agentūros „Gaia“ misija tam būtinas“.

Hyades žvaigždžių spiečiuje (viršuje) žvaigždžių (juodų) skaičius priekinėje potvynio uodegoje yra daug didesnis nei gale. Kompiuteriniame modeliavime su MOND (žemiau) pasirodo panašus vaizdas. Kreditas: AG Kroupa / Uni Bonn

Priešingai, stebėjimo duomenys geriau atitinka teoriją MOND („Modifikuota Niutono dinamika“) tarp ekspertų. „Paprasčiau tariant, pasak MOND, žvaigždės gali palikti grupę per dvi skirtingas duris“, – aiškina Kroupa. „Vienas veda į uodegos potvynius atgal, kitas į priekį. Tačiau pirmasis yra daug siauresnis nei antrasis, todėl mažai tikėtina, kad žvaigždė per ją paliks masę. Kita vertus, Niutono gravitacinė teorija numato, kad abu durys turi būti vienodo pločio“.

Žvaigždžių spiečiai yra trumpesni nei prognozuoja Niutono dėsniai

Astrofizikų komanda apskaičiavo numatomą žvaigždžių pasiskirstymą pagal MOND. „Rezultatai stebėtinai atitinka stebėjimus“, – pabrėžia dr. Ingo Thiesas, atlikęs pagrindinį vaidmenį atliekant atitinkamus modeliavimus. Tačiau tam turėjome pasitelkti gana paprastus aritmetinius metodus. Šiuo metu mums trūksta matematinių įrankių, kad galėtume atlikti detalesnes modifikuotos Niutono dinamikos analizes. „Tai paaiškina seniai žinomą paslaptį, – pažymi Kroupa. – Konkrečiai, žvaigždžių spiečiai netoliese esančiose galaktikose nyksta greičiau nei turėtų.”

Tačiau MOND teorija nėra neginčijama tarp ekspertų. Kadangi Niutono gravitacijos dėsniai tam tikromis sąlygomis negaliotų, bet turėtų būti modifikuoti, tai turėtų toli siekiančių pasekmių ir kitoms fizikos sritims. „Vėlgi, tai išsprendžia daugelį problemų, su kuriomis šiandien susiduria kosmologija“, – aiškina Kroupa, kuris taip pat yra Bonos universiteto Tarpdisciplininių modeliavimo ir materijos tyrimų sričių narys. Astrofizikai dabar tiria naujus matematinius metodus tikslesniam modeliavimui. Tada jie gali būti naudojami ieškant daugiau įrodymų, ar MOND teorema yra teisinga, ar ne.

Nuoroda: Pavel Karpa, Teresa Yarabkova, Ingo Theis, Jan Pvalam-Altenberg, Benoit Famy, Henry MJ Boffin, Jörg Dabringhausen, Giacomo Beccari „Asimetrinės atvirų žvaigždžių spiečių uodegos potvyniams: žvaigždės, kertančios savo Braho spiečius: žvaigždės prieštarauja Niutono gravitacijai“ , Christian Boyle, Hossein Hajji, Zuven Wu, Jaroslavas Hassas, Akram Hosni Zunuzzi, Guillaume Thomas, Ladislav Uber ir J Arsith ambasadorius, 2022 m. spalio 26 d. Karališkosios astronomijos draugijos mėnesiniai pranešimai.
DOI: 10.1093/mnras/stac2563

Be Bonos universiteto, tyrime dalyvavo Prahos Karolio universitetas, Europos pietinė observatorija.[{” attribute=””>ESO) in Garching, the Observatoire astronomique de Strasbourg, the European Space Research and Technology Centre (ESA ESTEC) in Nordwijk, the Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS) in Zanjan (Iran), the University of Science and Technology of China, the Universidad de La Laguna in Tenerife, and the University of Cambridge.

The study was funded by the Scholarship Program of the Czech Republic, the German Academic Exchange Service (DAAD), the French funding organization Agence nationale de la recherche (ANR), and the European Research Council ERC.