Međunarodni tim astrofizičara došao je do zbunjujućeg otkrića tijekom analize određenih skupova zvijezda. Ovo otkriće dovodi u pitanje Newtonov zakon gravitacije, pišu istraživači u svojoj publikaciji. Umjesto toga, opažanja su u skladu s predviđanjima alternativne teorije gravitacije. Međutim, ovo je kontroverzno među stručnjacima. Rezultati su sada objavljeni u Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

U svom radu istraživači su istraživali otvorene zvjezdane skupove. Oni nastaju kada se tisuće zvijezda rode unutar kratkog vremena u ogromnom oblaku plina. Dok se "zapaljuju", galaktički pridošlice otpuhuju ostatke plinskog oblaka. U procesu se klaster znatno širi. Ovo stvara labavu formaciju od nekoliko desetaka do nekoliko tisuća zvijezda. Slabe gravitacijske sile koje djeluju između njih drže klaster na okupu.

"U većini slučajeva, otvoreni skupovi zvijezda prežive samo nekoliko stotina milijuna godina prije nego što se otope", objašnjava prof. dr. Pavel Kroupa s Helmholtz Instituta za radijacijsku i nuklearnu fiziku na Sveučilištu u Bonnu. U tom procesu redovito gube zvijezde koje se nakupljaju u dva takozvana "plimna repa". Jedan od ovih repova povučen je iza klastera dok putuje svemirom. Drugi, nasuprot tome, preuzima vodstvo poput vrha koplja.

“Prema Newtonovim zakonima gravitacije, stvar je slučajnosti u kojem će od repova izgubljena zvijezda završiti”, objašnjava dr. Jan Pflamm-Altenburg s Helmholtz Instituta za radijacijsku i nuklearnu fiziku. "Dakle, oba bi repa trebala sadržavati otprilike isti broj zvijezda. Međutim, u našem radu uspjeli smo po prvi put dokazati da to nije točno: u klasterima koje smo proučavali, prednji rep uvijek sadrži značajno više zvijezda od stražnjeg repa."

Nova metoda razvijena za brojanje zvijezda

Do sada je bilo gotovo nemoguće među milijunima zvijezda blizu skupa odrediti one koje pripadaju njegovim repovima. "Da biste to učinili, morate pogledati brzinu, smjer kretanja i starost svakog od tih objekata", objašnjava dr. Tereza Jerabkova. Koautorica rada, koja je doktorirala u Kroupinoj grupi, nedavno je iz Europske svemirske agencije (ESA) prešla u Europski južni opservatorij u Garchingu. Razvila je metodu koja joj je omogućila da po prvi put točno prebroji zvijezde u repovima.

"Do sada je u našoj blizini istraženo pet otvorenih jata, uključujući četiri koja smo mi uočili", kaže ona. "Kada smo analizirali sve podatke, naišli smo na kontradikciju s trenutnom teorijom. Vrlo precizni podaci istraživanja ESA-ine svemirske misije Gaia bili su neophodni za ovo."

Za razliku od toga, promatrački podaci puno bolje odgovaraju teoriji koja među stručnjacima nosi akronim MOND ("MOdificirana Newtonova dinamika"). "Jednostavno rečeno, prema MOND-u, zvijezde mogu napustiti skup kroz dva različita smjera", objašnjava Kroupa. "Jedan vodi do stražnjeg plimnog repa, a drugi do prednjeg. Međutim, prvi rep je mnogo uži od drugog—tako da je manja vjerojatnost da će zvijezda napustiti klaster kroz njega. Newtonova teorija gravitacije, s druge strane, predviđa da bi oba repa trebala biti iste širine."

Skupovi zvijezda traju kraće nego što predviđaju Newtonovi zakoni

Tim je izračunao očekivanu raspodjelu zvijezda prema MOND-u. "Rezultati se iznenađujuće dobro podudaraju s opažanjima", ističe dr. Ingo Thies, koji je odigrao ključnu ulogu u odgovarajućim simulacijama. "Međutim, morali smo pribjeći relativno jednostavnim računalnim metodama da bismo to učinili. Trenutno nam nedostaju matematički alati za detaljnije analize modificirane Newtonove dinamike."

Unatoč tome, simulacije su se poklapale s opažanjima u još jednom pogledu: predvidjeli su koliko bi dugo otvoreni zvjezdani skupovi obično trebali preživjeti. A taj je vremenski raspon znatno kraći nego što bi se očekivalo prema Newtonovim zakonima. "Ovo objašnjava misterij koji je poznat već dugo", ističe Kroupa. "Naime, čini se da zvjezdani skupovi u obližnjim galaksijama nestaju brže nego što bi trebali."

Međutim, MOND teorija nije neosporna među stručnjacima. Budući da Newtonovi zakoni gravitacije ne bi bili valjani pod određenim okolnostima, već bi se morali modificirati, to bi imalo dalekosežne posljedice i za druga područja fizike. "Opet, rješava mnoge probleme s kojima se kozmologija danas suočava", objašnjava Kroupa. Tim sada istražuje nove matematičke metode za još preciznije simulacije. Zatim bi se mogli koristiti za pronalaženje dodatnih dokaza o tome je li MOND teorija točna ili ne.
phys.org