Osservazioni astronomiche sconcertanti supportano la teoria alternativa della gravità

Gli astrofisici hanno osservato alcuni comportamenti sconcertanti negli ammassi stellari che sembrano sfidare la nostra attuale comprensione della gravità su scala cosmica. Curiosamente, le osservazioni si adattano a una teoria alternativa della gravità che potrebbe negare la necessità della materia oscura.

Sebbene da allora sia stata sostituita dalla teoria della relatività generale di Einstein, la legge di gravitazione universale di Newton è ancora abbastanza valida come spiegazione per la struttura e i movimenti su larga scala dell’universo. Ma ora sono state fatte nuove osservazioni che non si adattano perfettamente a questi modelli attualmente accettati.

Un team internazionale di astrofisici stava studiando ammassi stellari aperti, che contengono migliaia di giovani stelle nate da una grande nuvola di polvere e gas. Questi ammassi hanno una durata di vita relativamente breve prima di dissolversi, poiché le stelle si trasformano in due “code”, una davanti all’ammasso e una dietro.

“Secondo le leggi di gravità di Newton, è una questione casuale in quale delle code finisce una stella perduta”, ha affermato il dott. Jan Pflamm-Altenburg, coautore dello studio. “Quindi entrambe le code dovrebbero contenere all’incirca lo stesso numero di stelle. Tuttavia, nel nostro lavoro siamo stati in grado di dimostrare per la prima volta che questo non è vero: negli ammassi che abbiamo studiato, la coda anteriore contiene sempre significativamente più stelle vicine all’ammasso rispetto alla coda posteriore”.

In passato è stato difficile determinare quale delle stelle di un ammasso appartenga a quale coda, ma i ricercatori del nuovo studio hanno sviluppato un metodo per farlo. Lo chiamano metodo Jerabkova-compact-convergent-point (CCP), e questo è stato applicato ai dati su quattro ammassi stellari aperti raccolti da sondaggi come la missione Gaia. Con loro sorpresa scoprirono che in tutti e quattro gli ammassi, la coda principale aveva molte più stelle di quella posteriore, in un’apparente contraddizione con le leggi di Newton.

Quindi, il team ha quindi simulato i movimenti delle stelle in questi ammassi secondo un’ipotesi diversa, nota come Dinamica Newtoniana Modificata (MOND). In sostanza, questo modello suggerisce che gli effetti della gravità sono più forti alle basse accelerazioni di quanto non lo siano nelle leggi di Newton. E, cosa interessante, le previsioni di questo modello si allineavano molto bene con le osservazioni.

“In parole povere, secondo MOND, le stelle possono lasciare un ammasso attraverso due porte diverse”, ha affermato il professor Pavel Kroupa, primo autore dello studio. “Uno conduce alla coda di 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.

In alto: un grafico della distribuzione delle stelle nell'ammasso delle Iadi, come si vede nelle osservazioni astronomiche.  In basso: una simulazione al computer di MOND, che mostra una distribuzione simile
In alto: un grafico della distribuzione delle stelle nell’ammasso delle Iadi, come si vede nelle osservazioni astronomiche. In basso: una simulazione al computer di MOND, che mostra una distribuzione simile

AG Kroupa/Uni Bonn

Questo non è l’unico modo in cui il modello MOND si adatta meglio alle osservazioni del mondo reale. È stato scoperto che gli ammassi stellari nelle galassie vicine si stanno dissolvendo più velocemente di quanto previsto dalle leggi di Newton, ma questo sarebbe un sottoprodotto naturale di MOND.

Un’altra importante implicazione di MOND potrebbe scuotere l’astrofisica come la conosciamo: se fosse vera, la materia oscura non esisterebbe. Questa misteriosa sostanza è stata evocata negli anni ’30 per spiegare le discrepanze nel movimento osservato di stelle e galassie, che si sono viste muoversi troppo velocemente per quanta massa apparentemente contenevano. La materia oscura colma il divario aggiungendo enormi quantità di massa invisibile, che gli scienziati hanno cercato da allora. Decenni di esperimenti progettati per rilevare le particelle di materia oscura si sono rivelati vuoti.

Tuttavia, la materia oscura è la teoria prevalente, perché fa un ottimo lavoro nello spiegare molte caratteristiche osservate dell’universo e ci sono molte altre prove che indicano la sua esistenza. Sebbene ci siano state altre prove osservative a sostegno della MOND, rimane un’ipotesi marginale che non è ampiamente accettata dalla comunità scientifica.

I ricercatori del nuovo studio stanno attualmente esplorando altri metodi per produrre simulazioni più accurate, che potrebbero poi essere applicate ad altri oggetti astronomici per trovare maggiori prove a favore o contro MOND.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

Fonte: Università di Bonn

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