Ki is dolgozta gravitációs elméletét, amely azóta is szilárdan áll a lábán. Most azonban megingani látszik. A blikk.hu cikke.

Egy nemzetközi asztrofizikus-csoport rejtélyes felfedezést tett bizonyos csillaghalmazok elemzése során.

A felfedezés megkérdőjelezi Newton gravitációs törvényeit

– írják a kutatók publikációjukban. A megfigyelések összhangban vannak egy alternatív gravitációs elmélet előrejelzéseivel. Ez azonban vitatott a szakértők körében. Az eredményeket most a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című folyóiratban tették közzé.

Munkájuk során a kutatók nyitott csillaghalmazokat vizsgáltak. Ezek akkor jönnek létre, amikor egy hatalmas gázfelhőben rövid időn belül több ezer csillag születik.

Ahogy „begyulladnak”, a galaktikus újszülöttek elfújják a gázfelhő maradványait.

A folyamat során a halmaz jelentősen kitágul. Ezáltal több tucat vagy akár több ezer csillagból álló laza képződmény jön létre. A közöttük ható gyenge gravitációs erők tartják össze a halmazt.

„A legtöbb esetben a nyílt csillaghalmazok csak néhány százmillió évet élnek túl, mielőtt felbomlanak” – magyarázta Pavel Kroupa, a Bonni Egyetem Helmholtz Sugár- és Magfizikai Intézetének professzora. Eközben rendszeresen veszítenek csillagokat, amelyek két úgynevezett „árapálycsóvában” gyűlnek össze. Az egyik ilyen csóvát a halmaz maga után húzza, miközben az a világűrben halad. A másik ezzel szemben, mint egy lándzsahegy, tör előre.

Newton tévedett. És?

„Newton gravitációs törvényei szerint a véletlen műve, hogy egy elveszett csillag melyik csóvában köt ki. Tehát mindkét csóvában körülbelül ugyanannyi csillagnak kellene lennie. Munkánk során azonban először sikerült bebizonyítanunk, hogy ez nem igaz:

az általunk vizsgált halmazokban az első csóva mindig lényegesen több csillagot tartalmaz a halmaz közelében, mint a hátsó csóva”

– idézte Jan Pflamm-Altenburgot, a Helmholtz Sugár- és Magfizikai Intézet munkatársát az Phys.org portál.

Eddig szinte lehetetlen volt meghatározni egy halmazhoz közeli csillagok milliói közül azokat, amelyek a halmaz csóvájához tartoznak. „Ehhez meg kell vizsgálni az egyes objektumok sebességét, mozgásirányát és korát” – mutatott rá Tereza Jerabkova, a tanulmány társszerzője, az Európai Űrügynökség (ESA) Európai Déli Obszervatóriumának munkatársa.

Ő fejlesztette ki azt a módszert, amellyel először sikerült pontosan megszámolni a csillagok csóváját.

„Eddig öt nyílt halmazt vizsgáltak a közelünkben, köztük négyet mi. Amikor az összes adatot elemeztük, szembesültünk az ellentmondással és a jelenlegi elmélettel. Ehhez nélkülözhetetlenek voltak az ESA Gaia űrmissziójának nagyon pontos felmérési adatai” – mondta.

A megfigyelési adatok ezzel szemben sokkal jobban illeszkednek egy elmélethez, amely a MOND (MOdified Newtonian Dynamics – módosított newtoni dinamika) rövidítéssel fut a szakértők körében. „Egyszerűen fogalmazva, a MOND szerint a csillagok két különböző ajtón keresztül hagyhatják el a halmazt. Az egyik a hátsó árapálycsóvához vezet, a másik az elülsőhöz. Az első azonban sokkal keskenyebb, mint a második, így kevésbé valószínű, hogy egy csillag ezen keresztül hagyja el a halmazt.

Newton gravitációs elmélete ezzel szemben azt jósolja, hogy mindkét ajtónak ugyanolyan szélesnek kell lennie”

– magyarázta Kroupa.

MOND – hihetünk-e neki?

A kutatócsoport kiszámította a MOND szerint várható csillageloszlást. „Az eredmények meglepően jól egyeznek a megfigyelésekkel. Ehhez azonban viszonylag egyszerű számítási módszerekhez kellett folyamodnunk.

A módosított newtoni dinamika részletesebb elemzéseihez jelenleg nincsenek meg a matematikai eszközeink”

– emelte ki Ingo Thies, aki kulcsszerepet játszott a szimulációk megtervezésében.

Mindazonáltal a szimulációk más tekintetben is egybevágtak a megfigyelésekkel: megjósolták, hogy a nyílt csillaghalmazoknak jellemzően meddig kell fennmaradniuk. Ez az időtartam pedig lényegesen rövidebb, mint ami Newton törvényei szerint várható lenne. „Ez megmagyaráz egy régóta ismert rejtélyt. Nevezetesen, hogy a közeli galaxisokban lévő csillaghalmazok gyorsabban tűnnek el, mint kellene” – mutatott rá Kroupa.

A MOND elmélet azonban nem vitathatatlan a szakértők körében.

Mivel Newton gravitációs törvényei bizonyos körülmények között nem lennének érvényesek, hanem módosítani kellene őket, ennek messzemenő következményei lennének a fizika más területeire is. Másrészt viszont – Kroupa szerint – számos olyan problémát megoldana, amellyel a kozmológia ma szembesül. A kutatócsoport most új matematikai módszereket vizsgál a még pontosabb szimulációkhoz. Ezek segítségével aztán további bizonyítékokat lehetne találni arra, hogy a MOND elmélet helyes-e vagy sem.