Gli astrofisici fanno osservazioni coerenti con le previsioni di una teoria alternativa della gravità

Gli astrofisici fanno osservazioni coerenti con le previsioni di una teoria alternativa della gravità

Nell’ammasso stellare Hyades (in alto), il numero di stelle (nere) nella coda di marea anteriore è significativamente maggiore di quelle nella parte posteriore. Nella simulazione al computer con MOND (sotto), emerge un quadro simile. Credito: Università di Bonn

Un team internazionale di astrofisici ha fatto una scoperta sconcertante durante l’analisi di alcuni ammassi stellari. La scoperta sfida le leggi di gravità di Newton, scrivono i ricercatori nella loro pubblicazione. Invece, le osservazioni sono coerenti con le previsioni di una teoria alternativa della gravità. Tuttavia, questo è controverso tra gli esperti. I risultati sono stati ora pubblicati nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

Nel loro lavoro, i ricercatori hanno studiato ammassi stellari aperti. Questi si formano quando migliaia di stelle nascono in breve tempo in un’enorme nuvola di gas. Mentre si “accendono”, i nuovi arrivati ​​galattici spazzano via i resti della nuvola di gas. Nel processo, il cluster si espande notevolmente. Questo crea una formazione sciolta da diverse decine a diverse migliaia di stelle. Le deboli forze gravitazionali che agiscono tra di loro tengono insieme l’ammasso.

“Nella maggior parte dei casi, gli ammassi aperti sopravvivono solo poche centinaia di milioni di anni prima di dissolversi”, spiega il prof. Dott. Pavel Kroupa dell’Istituto Helmholtz di Radiazioni e Fisica Nucleare dell’Università di Bonn. Nel processo, perdono regolarmente stelle, che si accumulano in due cosiddette “code di marea”. Una di queste code viene tirata dietro l’ammasso mentre viaggia nello spazio. L’altro, al contrario, prende il comando come una punta di diamante.

“Secondo le leggi di gravità di Newton, è una questione casuale in quale delle code finisce una stella perduta”, spiega il dott. Jan Pflamm-Altenburg dell’Helmholtz Institute of Radiation and Nuclear Physics. “Quindi entrambe le code dovrebbero contenere all’incirca lo stesso numero di stelle. Tuttavia, nel nostro lavoro siamo stati in grado di provare per la prima volta che questo non è vero: negli ammassi che abbiamo studiato, la coda anteriore contiene sempre un numero significativamente maggiore di stelle vicine alla grappolo rispetto alla coda posteriore.”

Nuovo metodo sviluppato per contare le stelle

Finora è stato quasi impossibile determinare, tra i milioni di stelle vicine a un ammasso, quelle che appartengono alle sue code. “Per fare questo, devi guardare la velocità, la direzione del movimento e l’età di ciascuno di questi oggetti”, spiega il dott. Tereza Jerabkova. La coautrice dell’articolo, che ha conseguito il dottorato nel gruppo di Kroupa, si è recentemente trasferita dall’Agenzia spaziale europea (ESA) all’Osservatorio europeo meridionale a Garching. Ha sviluppato un metodo che le ha permesso di contare con precisione le stelle nella coda per la prima volta.

“Finora, cinque ammassi aperti sono stati studiati vicino a noi, di cui quattro da noi”, dice. “Quando abbiamo analizzato tutti i dati, abbiamo riscontrato la contraddizione con la teoria attuale. I dati di rilevamento molto precisi della missione spaziale Gaia dell’ESA erano indiscutibili per questo”.

I dati osservativi, al contrario, si adattano molto meglio a una teoria che tra gli esperti va sotto l’acronimo MOND (“MOdified Newtonian Dynamics”). “In parole povere, secondo MOND, le stelle possono lasciare un ammasso attraverso due porte diverse”, spiega Kroupa. “Uno conduce alla coda della marea posteriore, l’altro alla parte anteriore. Tuttavia, la prima è molto più stretta della seconda, quindi è meno probabile che una stella lasci l’ammasso attraverso di essa. La teoria della gravità di Newton, d’altra parte, prevede che entrambe le porte dovrebbero avere la stessa larghezza.”

Gli ammassi stellari hanno una vita più breve di quanto previsto dalle leggi di Newton

Il team ha calcolato la distribuzione stellare prevista secondo MOND. “I risultati corrispondono sorprendentemente bene alle osservazioni”, sottolinea il dott. Ingo Thies, che ha giocato un ruolo chiave nelle simulazioni corrispondenti. “Tuttavia, abbiamo dovuto ricorrere a metodi computazionali relativamente semplici per farlo. Al momento non abbiamo gli strumenti matematici per analisi più dettagliate della dinamica newtoniana modificata”.

Tuttavia, le simulazioni hanno coinciso anche con le osservazioni sotto un altro aspetto: hanno previsto per quanto tempo dovrebbero sopravvivere gli ammassi aperti in genere. E questo arco di tempo è significativamente più breve di quanto ci si aspetterebbe secondo le leggi di Newton. “Questo spiega un mistero noto da molto tempo”, sottolinea Kroupa. “Ovvero, gli ammassi stellari nelle galassie vicine sembrano scomparire più velocemente di quanto dovrebbero”.

Tuttavia, la teoria MOND non è indiscussa tra gli esperti. Poiché le leggi di gravità di Newton non sarebbero valide in determinate circostanze, ma dovrebbero essere modificate, ciò avrebbe conseguenze di vasta portata anche per altre aree della fisica. “D’altra parte, risolve molti dei problemi che la cosmologia deve affrontare oggi”, spiega Kroupa. Il team sta ora esplorando nuovi metodi matematici per simulazioni ancora più accurate. Potrebbero quindi essere utilizzati per trovare ulteriori prove sul fatto che la teoria MOND sia corretta o meno.


Formazione di galassie simulata senza materia oscura


Maggiori informazioni:
Pavel Kroupa et al, Code di marea asimmetriche di ammassi aperti: le stelle che attraversano il práh del loro ammasso sfidano la gravitazione newtoniana, Avvisi mensili della Royal Astronomical Society (2022). doi.org/10.1093/mnras/stac2563

Fornito dall’Università di Bonn

Citazione: Gli astrofisici fanno osservazioni coerenti con le previsioni di una teoria alternativa della gravità (2022, 26 ottobre) recuperate il 26 ottobre 2022 da https://phys.org/news/2022-10-astrophysicists-alternative-theory-gravity.html

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