Astrofysici maken waarnemingen die consistent zijn met de voorspellingen van een alternatieve zwaartekrachttheorie

Astrofysici maken waarnemingen die consistent zijn met de voorspellingen van een alternatieve zwaartekrachttheorie

In de sterrenhoop Hyades (boven) is het aantal sterren (zwart) in de voorste getijdenstaart beduidend groter dan die in de achterste. In de computersimulatie met MOND (hieronder) komt een soortgelijk beeld naar voren. Krediet: Universiteit van Bonn

Een internationaal team van astrofysici heeft een raadselachtige ontdekking gedaan tijdens het analyseren van bepaalde sterrenhopen. De bevinding daagt de zwaartekrachtswetten van Newton uit, schrijven de onderzoekers in hun publicatie. In plaats daarvan zijn de waarnemingen consistent met de voorspellingen van een alternatieve zwaartekrachttheorie. Dit is echter controversieel onder experts. De resultaten zijn nu gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

In hun werk onderzochten de onderzoekers open sterrenhopen. Deze ontstaan ​​wanneer in korte tijd duizenden sterren worden geboren in een enorme gaswolk. Terwijl ze „ontbranden“, blazen de galactische nieuwkomers de overblijfselen van de gaswolk weg. Daarbij breidt het cluster flink uit. Hierdoor ontstaat een losse formatie van enkele tientallen tot enkele duizenden sterren. De zwakke zwaartekrachten die ertussen werken, houden de cluster bij elkaar.

„In de meeste gevallen overleven open sterrenhopen slechts een paar honderd miljoen jaar voordat ze oplossen“, legt prof. dr. Pavel Kroupa van het Helmholtz Instituut voor Straling en Kernfysica aan de Universiteit van Bonn. Daarbij verliezen ze regelmatig sterren, die zich ophopen in twee zogenaamde ‚getijdenstaarten‘. Een van deze staarten wordt achter het cluster getrokken terwijl het door de ruimte reist. De ander daarentegen neemt het voortouw als een speerpunt.

„Volgens de zwaartekrachtwetten van Newton is het een kwestie van toeval in welke van de staarten een verloren ster terechtkomt“, legt Dr. Jan Pflamm-Altenburg van het Helmholtz Instituut voor Straling en Kernfysica. „Dus beide staarten zouden ongeveer hetzelfde aantal sterren moeten bevatten. In ons werk konden we echter voor het eerst bewijzen dat dit niet waar is: in de clusters die we hebben bestudeerd, bevat de voorstaart altijd significant meer sterren dichtbij de cluster dan de achterste staart.“

Nieuwe methode ontwikkeld voor het tellen van sterren

Tot nu toe was het bijna onmogelijk om uit de miljoenen sterren in de buurt van een cluster te bepalen welke tot zijn staarten behoren. „Om dit te doen, moet je kijken naar de snelheid, bewegingsrichting en leeftijd van elk van deze objecten“, legt Dr. Teresa Jerabkova. De co-auteur van het artikel, die promoveerde in de groep van Kroupa, verhuisde onlangs van de European Space Agency (ESA) naar de European Southern Observatory in Garching. Ze ontwikkelde een methode waarmee ze voor het eerst de sterren in de staart nauwkeurig kon tellen.

„Tot nu toe zijn er vijf open clusters bij ons in de buurt onderzocht, waaronder vier door ons“, zegt ze. „Toen we alle gegevens analyseerden, stuitten we op de tegenstrijdigheid met de huidige theorie. De zeer nauwkeurige onderzoeksgegevens van ESA’s Gaia-ruimtemissie waren daarvoor onmisbaar.“

De waarnemingsgegevens passen daarentegen veel beter bij een theorie die onder experts het acroniem MOND („MOdified Newtonian Dynamics“) draagt. „Simpel gezegd, volgens MOND kunnen sterren een cluster verlaten door twee verschillende deuren“, legt Kroupa uit. „De ene leidt naar de achterste getijdenstaart, de andere naar de voorkant. De eerste is echter veel smaller dan de tweede, dus het is minder waarschijnlijk dat een ster de cluster erdoorheen zal verlaten. Newtons zwaartekrachttheorie daarentegen, voorspelt dat beide deuren dezelfde breedte moeten hebben.“

Sterrenhopen hebben een kortere levensduur dan de wetten van Newton voorspellen

Het team berekende de sterrenverdeling die volgens MOND wordt verwacht. „De resultaten komen verrassend goed overeen met de waarnemingen“, benadrukt Dr. Ingo Thies, die een sleutelrol speelde in de bijbehorende simulaties. „We moesten echter onze toevlucht nemen tot relatief eenvoudige rekenmethoden om dit te doen. We missen momenteel de wiskundige hulpmiddelen voor meer gedetailleerde analyses van gewijzigde Newtoniaanse dynamiek.“

Desalniettemin vielen de simulaties ook in een ander opzicht samen met de waarnemingen: ze voorspelden hoe lang open sterrenhopen normaal gesproken zouden overleven. En deze tijdspanne is aanzienlijk korter dan zou worden verwacht volgens de wetten van Newton. „Dit verklaart een mysterie dat al lang bekend is“, merkt Kroupa op. „Sterkerhopen in nabijgelegen sterrenstelsels lijken namelijk sneller te verdwijnen dan zou moeten.“

De MOND-theorie is echter niet onomstreden onder experts. Aangezien de zwaartekrachtswetten van Newton onder bepaalde omstandigheden niet geldig zouden zijn, maar zouden moeten worden aangepast, zou dit ook verstrekkende gevolgen hebben voor andere gebieden van de natuurkunde. „Aan de andere kant lost het veel van de problemen op waarmee de kosmologie tegenwoordig wordt geconfronteerd“, legt Kroupa uit. Het team onderzoekt nu nieuwe wiskundige methoden voor nog nauwkeurigere simulaties. Ze zouden dan kunnen worden gebruikt om verder bewijs te vinden over de vraag of de MOND-theorie correct is of niet.


Melkwegvorming gesimuleerd zonder donkere materie


Meer informatie:
Pavel Kroupa et al, Asymmetrische getijdenstaarten van open sterrenhopen: sterren die de práh van hun cluster kruisen, dagen Newtoniaanse zwaartekracht uit, Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society (2022). doi.org/10.1093/mnras/stac2563

Geleverd door de Universiteit van Bonn

Citaat: Astrofysici maken waarnemingen die consistent zijn met de voorspellingen van een alternatieve zwaartekrachttheorie (2022, 26 oktober), opgehaald op 26 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-astrophysicists-alternative-theory-gravity.html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert