Загадочное поведение звездных скоплений опровергает закон всемирного тяготения Ньютона — а с ним и необходимость существования темной материи

Некоторые поведения звездных скоплений бросают вызов нашему нынешнему пониманию космической гравитации и подтверждают альтернативную теорию гравитации, которая в очередь отрицает необходимость существования темной материи.

Закон всемирного тяготенияЗакон всемирного тяготения – физический закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках Ньютоновской механики. Закон утверждает, что сила притяжения между двумя телами (материальными точками) прямо пропорциональна произведению их масс, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. по-прежнему хорошо объясняет крупномасштабную структуру и движения Вселенной, хотя и был вытеснен общей теорией относительностиОбщая теория относительности – теория гравитации, опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1916 году. В отличие от нерелятивистской теории гравитации Ньютона общая теория относительности пригодна для описания гравитационного взаимодействия движущихся тел со скоростями близкими к скорости света.. Однако новейшие наблюдения международной группы астрофизиков не соответствуют ни одной из этих моделей.

Исследователи изучали рассеянные звездные скопления (в которых из большого облака пыли и газа рождаются тысячи новых звезд) — они имеют относительно короткую продолжительность жизни, так как звезды после рождения передвигаются в хвосты (один впереди и один позади скопления).

Согласно закону тяготения Ньютона, распределение звезд в хвостах — дело случая. Однако наблюдения ученых опровергли эту модель.

“В скоплениях, за которыми мы наблюдали, передний хвост всегда содержал значительно больше звезд, чем задний”, — говорит доктор Ян Пфламм-Альтенбург, соавтор исследования.

Ранее определение принадлежности звезды скопления к одному из хвостов считалось невозможным, однако ученые разработали специальный метод для этого — «метод компактной точки схождения Джерабковой». Его применили к данным о четырех рассеянных звездных скоплениях, собранных, в том числе при помощи миссии GaiaGaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) — космический телескоп оптического диапазона Европейского космического агентства, преемник проекта «Hipparcos». Главная его задача — составить подробную карту распределения звёзд нашей Галактики.. Оказалось, что во всех четырех объектах наблюдения в переднем хвосте находилось значительно больше звезд, чем в заднем — что явно противоречило законам Ньютона.

Далее команда смоделировала движения звезд в этих скоплениях в соответствии с другой гипотезой — модифицированной ньютоновской динамикойМодифицированная ньютоновская динамика (MOND) — физическая гипотеза, альтернативная теория гравитации, предлагающая изменение в законе тяготения Ньютона, объясняющее вращение галактик без привлечения тёмной материи. (MOND).

“Согласно MOND, звезды могут покинуть скопление через два разных выхода: один ведет к заднему хвосту, другой — к переднему. Однако первый выход намного уже второго — поэтому вероятность того, что через нее звезда покинет скопление, меньше. С другой стороны, теория гравитации Ньютона предсказывает, что оба выхода должны быть одинаковой ширины”, — говорит профессор Павел Крупа, первый автор исследования.

Также было обнаружено, что звездные скопления в близлежащих галактиках растворяются быстрее, чем предсказывают законы Ньютона.

Наиболее важный вывод этого всего исследования может потрясти нынешнюю астрофизику. Процессы, соответствующие MOND, отрицают необходимость существования темной материи.

Эта форма материи была придумана в 1930-х годах для объяснения расхождений в движении звезд и галактик — они, как было замечено, двигались слишком быстро для той массы, которую, по-видимому, содержали. Именно темная материя заполняет этот пробел, добавляя огромное количество невидимой массы. С тех пор ученые ищут ее, но десятилетия экспериментов, направленных на обнаружение частиц темной материи, ни к чему не привели.

Физики из Оксфорда запутали атомные часы и повысили их точность: если темная материя существует – мы на шаг ближе к ее обнаружению

Тем не менее темная материя является преобладающей теорией, потому что очень хорошо объясняет многие особенности Вселенной, и есть множество других свидетельств, указывающих на ее существование. Хотя были и другие данные наблюдений, подтверждающие MOND — модифицированная ньютоновская динамика является второстепенной гипотезой, которая не получила широкого признания в научном сообществе.

Астрофизики в настоящее время изучают другие методы для создания более точных симуляций, которые затем можно было бы применить к другим астрономическим объектам, чтобы найти больше доказательств за или против MOND.

Источник: New Atlas