Наблюдения за звездными скоплениями ставят под сомнение существование темной материи
Международная группа астрофизиков сделала удивительное открытие, проанализировав несколько звездных скоплений. В этих звездных скоплениях они обнаружили неожиданные асимметрии в распределении звезд. Это соответствует теории модифицированной ньютоновской динамики (MOND). Она представляется альтернативой общепринятой теории гравитации, но не концепции темной материи.
Содержание статьи:
Новое исследование основано на скоплении «открытых» звездных скоплений — скоплений размером от четырех до пяти парсеков, содержащих от десятков до тысяч звезд. Эти тысячи звезд рождаются на короткие периоды времени в огромных облаках газа и гравитационно связаны между собой. Возраст таких звездных скоплений обычно составляет всего несколько сотен миллионов лет, прежде чем они распадаются. Некоторые звезды движутся медленно, а другие, как правило, поглощают часть облаков газа и пыли быстрее, чем накапливают их.
Образуются два «приливных хвоста». Один из этих хвостов тянется за скоплением по мере его перемещения в пространстве, а другой движется вперед. Закон гравитации Ньютона предсказывает, что вероятность найти звезду в переднем хвосте выше, чем в заднем, поэтому теория предсказывает, что оба хвоста должны содержать примерно одинаковое количество звезд. Однако, наблюдая за монетами пяти известных открытых скоплений (Гиады, Ясли, Волосы Береники, Гайя и NGC 752), исследователи обнаружили, что это не так.
Моделирование в полном согласии с наблюдениями
«В изученных нами скоплениях передний хвост всегда содержит гораздо больше звезд вблизи скопления, чем в хвосте», — объясняет доктор Ян Пралам Альтенберг из Института радиационной защиты и ядерной физики имени Гельмгольца. Определить, какие звезды принадлежат к хвосту скопления, не так-то просто, когда скопление окружено миллионами звезд. Для этого необходимо оценить скорость, направление движения и возраст каждого объекта.
Читайте также: Новая карта звездных потоков в Млечном Пути может раскрыть свойства темной материи
Международная группа исследователей из проекта S5 изучила выборку из 12 потоков звезд, вращающихся в гало Млечного Пути. Когда-то это были галактики или..
Доктор Тереза Герабкова, астроном из Европейской южной обсерватории и соавтор исследования, разработала этот метод — метод Уперабковой — Compact Convergence Point (CCP) для точного расчета приливных хвостов. Используя данные, собранные спутником Gaia Европейского космического агентства, она и ее коллеги смогли составить карту хвостов четырех близлежащих открытых скоплений, возраст которых варьируется от 600 до 200 миллионов лет. Они обнаружили, что главный хвост содержит больше звезд, чем отстающие хвосты, по крайней мере, в пределах 150 световых лет от центра скопления.
Проведя серию компьютерных симуляций, команда обнаружила, что эта асимметрия полностью соответствует предсказаниям модифицированной теории ньютоновской динамики (или теории MOND). Проще говоря, согласно MOND, звезда может покинуть кластер через две разные двери, одна из которых ведет в прошлое, а другая — в будущее. Но одна уже превратилась во вторую. С одной стороны, звезда становится звездой. С другой стороны, с одной стороны, они проходят через эти ворота. С другой стороны, теория Ньютона предсказывает, что оба врата должны быть одинаковой ширины», — объясняет профессор Павел Круэ из Института радиационной физики имени Гельмгольца. Бонн.
Объяснение короткого времени жизни открытых скоплений
Моделирование не только идеально соответствовало наблюдаемому распределению звезд, но и дало объяснение другому явлению. Они установили, что время жизни открытых скоплений намного короче (на 20-50%), чем можно было бы ожидать в соответствии с законами Ньютона. Это объясняет давнюю загадку. Другими словами, звездные скопления в близлежащих галактиках, похоже, исчезают быстрее, чем должны, — говорит Крупа.
Массы многих звезд и галактик слишком быстры, поэтому в 1930-х годах ученые выдвинули гипотезу, что причиной этого явления может быть ряд невидимых проблем. Хотя прямых доказательств ее существования пока не обнаружено, темная материя остается широко признанной теорией.
Теория MOND была предложена в начале 1980-х годов в качестве альтернативы концепции темной материи. Она основана на модификации законов гравитации Ньютона с очень малыми ускорениями. Он предсказывает, что эффект гравитации при таком ускорении сильнее, чем предполагает закон Ньютона. Если это так, то это, очевидно, имеет последствия, которые далеко наследуются в других областях физики; по словам Крупы, нам нужно полностью «изобрести сустав заново». Поэтому необходимы дополнительные доказательства.
Теория Монда все еще остается спорной, но команда в настоящее время работает над новыми математическими методами для еще более точного моделирования. Затем их можно будет применить к другим наблюдениям и, возможно, получить дополнительные доказательства в пользу этой альтернативной теории.
