30 ноември 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Грешни ли са законите за гравитацията на Нютон: Наблюдения озадачават учените

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 31 октомври 2022 в 09:29 133950
Отворен клъстер NGC 299. Кредит: NASA Hubble Space Telescope

Астрофизици са направили смущаващо откритие, докато са анализирали някои звездни купове. Резултатите поставят под въпрос законите на Нютон за гравитацията. Вместо това наблюденията са в съответствие с прогнозите на алтернативна теория за гравитацията. 

Откритието не може да бъде обяснено с класическите предположения. Това обаче предизвиква спорове сред експертите.

Резултатите на международния екип астрофизици, където основна роля играе Университетът в Бон, вече са публикувани в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

В работата си учените са изследвали т.нар. отворени звездни купове (клъстери), които представляват слабо свързани групи от няколко десетки до няколкостотин звезди, които се срещат в спирални и неправилни галактики. Отворените звездни купове се образуват, когато хиляди звезди се раждат за кратко време в огромен газов облак. При "запалването" си галактическите пришълци издухват остатъците от газовия облак. В този процес клъстерът се разширява значително. Така се създава свободно образувание от няколко десетки до няколко хиляди звезди. Клъстерът се държи заедно от слаби гравитационни сили.

"В повечето случаи отворените звездни купове оцеляват само няколкостотин милиона години, преди да се разпаднат", обяснява проф. д-р Павел Крупа (Pavel Kroupa) от Института по радиационна и ядрена физика "Хелмхолц" към Университета в Бон.

В този процес те редовно губят звезди, които се натрупват в две така наречени "приливни опашки". Едната от тези опашки се влачи зад клъстера, докато той се движи в пространството. За разлика от тях, другата поема водачеството като връх на копие.

"Според законите на Нютон за гравитацията е въпрос на случайност в коя от опашките ще се окаже изгубената звезда", обяснява д-р Ян Пфлам-Алтенбург (Jan Pflamm-Altenburg) от Института по радиационна и ядрена физика "Хелмхолц". "Така че двете опашки би трябвало да съдържат приблизително еднакъв брой звезди. В нашата работа обаче за първи път успяхме да докажем, че това не е вярно: в изследваните от нас купове предната опашка винаги съдържа значително повече звезди в близост до купа, отколкото задната опашка."

Разработен е нов метод за преброяване на звездите

Сред милионите звезди, намиращи се в близост до даден клъстер, е било почти невъзможно да се определят тези, които принадлежат към опашката му - досега.

"За да се направи това, трябва да се разгледат скоростта, посоката на движение и възрастта на всеки един от тези обекти", обяснява д-р Тереза Жеравкова (Tereza Jerabkova).

Тереза Жеравкова, която е съавторка на статията, е защитила докторската си дисертация в групата на Крупа, а наскоро се  е преместила в Европейската южна обсерватория в Гархинг на Европейската космическа агенция (ЕКА). Тя разработва метод, който ѝ позволява за първи път да преброи точно звездите в опашките.

"Досега в близост до нас са изследвани пет отворени клъстера, включително четири от нас", уточнява д-р Тереза Жеравкова. "Когато анализирахме всички данни, се натъкнахме на противоречие със сегашната теория. За това бяха необходими много прецизните данни от изследването на космическата мисия Gaia на ЕКА."

В звездния куп "Хиади" (горе) броят на звездите (черно) в предната приливна опашка е значително по-голям от тези в задната част. В компютърната симулация с MOND (долу) се очертава подобна картина. Кредит: AG Kroupa/Uni Bonn

Данните от наблюденията, напротив, се вписват много по-добре в теорията, която сред експертите се нарича с абревиатурата MOND ("MOdified Newtonian Dynamics"). "Казано по-просто, според MOND звездите могат да напуснат клъстера през две различни врати", обяснява Крупа. "Едната води към задната приливна опашка, а другата - към предната. Първата обаче е много по-тясна от втората - така че е по-малко вероятно звезда да напусне клъстера през нея. От друга страна, теорията на Нютон за гравитацията предсказва, че двете врати трябва да са с еднаква ширина."

Звездните купове живеят по-кратко, отколкото предвиждат законите на Нютон

Екипът астрофизици изчислява разпределението на звездите, очаквано според MOND.

"Резултатите изненадващо добре съответстват на наблюденията", подчертава д-р Инго Тиес (Ingo Thies), който играе ключова роля в съответните симулации. "Въпреки това трябваше да прибегнем до сравнително прости изчислителни методи, за да направим това. Понастоящем не разполагаме с математически инструменти за по-подробни анализи на модифицираната нютонова динамика."

Въпреки това симулациите съвпадат с наблюденията и в друго отношение: Те предсказват колко дълго обикновено трябва да оцелеят отворените звездни купове. А този период от време е значително по-кратък, отколкото би се очаквало според законите на Нютон.

"Това обяснява една загадка, която е известна от дълго време", посочва Крупа. "А именно, че звездните купове в близките галактики изглежда изчезват по-бързо, отколкото би трябвало."

Теорията на MOND обаче не е безспорна сред експертите. Тъй като законите за гравитацията на Нютон няма да са валидни при определени обстоятелства, а ще трябва да бъдат променени, това би имало далечни последици и за други области на физиката.

"От друга страна, тя решава много от проблемите, с които космологията се сблъсква днес", обяснява Крупа.

Астрофизиците сега проучват нови математически методи за още по-точни симулации. След това те биха могли да бъдат използвани за намиране на допълнителни доказателства дали теорията MOND е правилна или не.

Справка:  “Asymmetrical tidal tails of open star clusters: stars crossing their cluster’s práh challenge Newtonian gravitation” by Pavel Kroupa, Tereza Jerabkova, Ingo Thies, Jan Pflamm-Altenburg, Benoit Famaey, Henri M J Boffin, Jörg Dabringhausen, Giacomo Beccari, Timo Prusti, Christian Boily, Hosein Haghi, Xufen Wu, Jaroslav Haas, Akram Hasani Zonoozi, Guillaume Thomas, Ladislav Šubr and Sverre J Aarseth, 26 October 2022, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac2563

Източник: Astronomy: Observation puzzles researchers, University of Bonn


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.