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天体物理学家的观测结果与另一种引力理论的预测一致

一个国际天体物理学家团队在分析某些星团时发现了一个令人费解的发现。研究人员在他们的出版物中写道,这一发现挑战了牛顿的万有引力定律。相反,这些观察结果与另一种引力理论的预测一致。然而,这在专家中是有争议的。结果现已发表在《皇家天文学会月报》上。

在他们的工作中,研究人员调查了疏散星团。这些是在巨大的气体云中短时间内诞生数千颗恒星时形成的。当他们“点燃”时,银河系的新来者吹散了气体云的残余物。在此过程中,集群大大扩展。这会形成几十到几千颗恒星的松散结构。作用在它们之间的微弱引力将星团固定在一起。

“在大多数情况下,疏散星团在溶解之前只存活了几亿年,”波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所的PavelKroupa教授解释说。在这个过程中,它们经常失去恒星,这些恒星积聚成两条所谓的“潮汐尾巴”。当它穿过太空时,其中一条尾巴被拉到星团后面。相比之下,另一个像先锋一样带头。

“根据牛顿的万有引力定律,一颗失落的恒星最终会出现在哪条尾巴上,这是一个偶然的问题,”亥姆霍兹辐射与核物理研究所的JanPflamm-Altenburg博士解释说。“所以两条尾巴应该包含大约相同数量的恒星。但是,在我们的工作中,我们能够第一次证明这不是真的:在我们研究的星团中,前尾总是包含明显更多的恒星靠近比后尾簇。”

开发出计算星星的新方法

到目前为止,几乎不可能从靠近一个星团的数百万颗恒星中确定哪些属于它的尾巴。“要做到这一点,你必须查看每个物体的速度、运动方向和年龄,”TerezaJerabkova博士解释说。这篇论文的合著者在Kroupa的小组中获得了博士学位,最近从欧洲航天局(ESA)搬到了位于加兴的欧洲南方天文台。她开发了一种方法,使她第一次能够准确地数出尾巴上的星星。

“到目前为止,我们附近已经调查了五个疏散星团,其中四个是我们自己调查的,”她说。“当我们分析所有数据时,我们遇到了与当前理论的矛盾。欧空局盖亚太空任务的非常精确的调查数据对于这一点来说是必不可少的。”

相比之下,观测数据更符合专家中首字母缩略词MOND(“修正牛顿动力学”)的理论。“简而言之,根据MOND,恒星可以通过两个不同的门离开一个星团,”Kroupa解释说。“一个通向后方潮汐尾,另一个通向前方。然而,第一个比第二个窄得多——所以恒星不太可能通过它离开星团。另一方面,牛顿的引力理论,预测两扇门的宽度应该相同。”

星团的寿命比牛顿定律预测的要短

该团队根据MOND计算了预期的恒星分布。“结果与观察结果非常吻合,”IngoThies博士强调说,他在相应的模拟中发挥了关键作用。“然而,我们不得不求助于相对简单的计算方法来做到这一点。我们目前缺乏对修改后的牛顿动力学进行更详细分析的数学工具。”

尽管如此,模拟也与另一个方面的观察结果相吻合:他们预测了疏散星团通常应该存活多长时间。而且这个时间跨度比根据牛顿定律预期的要短得多。“这解释了一个早已为人所知的谜团,”克鲁帕指出。“也就是说,附近星系中的星团似乎消失得比他们应该的要快。”

然而,MOND理论在专家中并非没有争议。由于牛顿的万有引力定律在某些情况下无效,但必须加以修改,这也将对物理学的其他领域产生深远的影响。“话又说回来,它解决了宇宙学今天面临的许多问题,”Kroupa解释道。该团队现在正在探索新的数学方法以进行更准确的模拟。然后可以使用它们来找到关于MOND理论是否正确的进一步证据。

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