Астрофизики обнаружили в звездных скоплениях необычное поведение, которое нельзя объяснить с точки зрения теории гравитации. «Хайтек» рассказывает, почему закон всемирного тяготения не работает и как это можно объяснить.
Группа исследователей под руководством университета Бона провела масштабное исследование рассеянных звездных скоплений. Результаты астрофизических наблюдений невозможно объяснить с точки зрения классических принципов закона всемирного тяготения Ньютона, заявляют ученые.
Оказалось, что распределение новорожденных звезд в таком скоплении носит неслучайный характер, предсказанный теоретически. Это можно объяснить, если пересмотреть принципы гравитации и отказаться от идеи существования темной материи.
Рассеянное звездное скопление
Звездным скоплением астрофизики называют визуально связанную группу звезд, объединенных общим происхождением и движущихся в гравитационном поле своей галактики, как единое целое. Исследователи выделяют два основных типа таких скоплений: шаровое и рассеянное. Первые из них связаны мощными гравитационными силами и образуют структуру, похожую на сферу. Они состоят из большого количество старых звезд и стабильны в долгосрочной перспективе.
Рассеянные звездные скопления представляют собой облако пыли и газа, в котором рождаются тысячи молодых звезд. В большинстве случаев рассеянные звездные скопления существуют всего несколько сотен миллионов лет, прежде чем они исчезают под действием гигантских молекулярных облаков, движущихся через галактику.
При этом новорожденные звезды образуют два «приливных хвоста». Один из них тянется за скоплением, когда оно перемещается сквозь пространство. Другой, напротив, как острие пробивает путь.
Согласно законам тяготения Ньютона, распределение новорожденных звезд между этими хвостами должно быть случайным. Поэтом и перед скоплением, и после него должно быть примерно одинаковое количество звезд.
Эксперимент
Сложность анализа связана с тем, что среди миллионов близких к скоплению звезд сложно определить те, которые принадлежат его хвостам. Чтобы проверить, работает ли теория, ученые создали метод компактной точки схождения. Они использовали данные о скорости, направлении движения и возрасте разных звезд, чтобы понять, связаны ли они происхождением и гравитацией с облаком газа и пыли.
С помощью этого метода ученые впервые посчитали количество звезд в «хвостах» скопления. Астрофизики изучили данные четырех близких к Земле рассеянных скоплений, а также использовали данные о пятом объекте, собранные ранее.
Исследование показало, что во всех объектах количество звезд в «хвосте», следующем за скоплением, оказалось больше, чем в том, что движется перед ним. Эти результаты прямо противоречат теоретическим предположениям, следующим из теории всемирного тяготения.
Как такое возможно?
Ученые смоделировали поведение звезд рассеянного скопления с точки зрения альтернативной гипотезы — теории модифицированной ньютоновской динамики (MOND). Согласно этой модели, эффекты гравитации при малых ускорениях проявляются сильнее, чем предполагает классическая теория Исаака Ньютона.
Результаты моделирования показали, что данные наблюдений лучше соответствуют этой теории. Можно представить, что звезды могут «покинуть» скопление через две разные двери, объясняет соавтор исследования профессор Павел Крупа. Согласно MOND, эти «двери» разной ширины и через одну из них проходит больше звезд, чем через другую. В то же время классическая теория гравитации предполагает, что двери одинаковые.
Кроме того, исследователи отметили, что звездные скопления в ближайших галактиках перестают существовать быстрее, чем предсказывают законы Ньютона. Этот результат также лучше согласуется с теорией MOND.
Почему это важно?
Новое открытие может вызвать сдвиг парадигмы в мире астрофизики, полностью изменив широко распространенную теорию об одной из крупнейших сил во Вселенной. Если модель MOND верна, то темной материи не существует.
Концепция темной материи была впервые предложена в 1930-х годах для объяснения движений звезд и галактик, которые противоречили законам всемирного тяготения. Многие звезды и галактики двигались слишком быстро для их массы. Чтобы объяснить эти расхождения, ученые ввели в модели большое количество невидимой материи, влияющей на гравитацию.
Теория темной материи наиболее распространенная, хотя частицы такой материи до сих пор не были найдены, множество косвенных данных подтверждают ее существования. Альтернативная теория — MOND — пока не получила такого признания, хотя отдельные наблюдения поддерживают ее постулаты.
Исследователи планируют продолжить анализировать различные космические эффекты с точки зрения теории MOND, чтобы найти дополнительные доказательства или разработать альтернативную гипотезу, которая учтет особенности обеих теорий.
По информации https://hightech.fm/2022/11/02/tidal-tails-cluster
