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挑战牛顿引力定律?

2024-11-05科学

这几天啊,有那么一组国际天体物理学家的团队,在琢磨一些星团的时候呢,得出了个让人直发懵的发现。

研究人员在论文里写呢,嘿,这发现可把牛顿引力定律给挑衅了一下,不过跟另一种引力理论的预测倒是挺对得上号的。这些惹出争议的观测结果啊,已经登在【皇家天文学会月报】上喽。

疏散星团这一辈子啊。

研究人员在研究里调查了那种叫疏散星团的玩意儿。咋就有疏散星团了呢?就是有成千上万颗恒星,在特别短的时间里,在一个老大老大的气体云里出生了,这疏散星团就冒出来了。等这些恒星开始「点火」发光了,这星系新加入的这些恒星就把气体云剩下的那些东西都给吹跑了。在这当儿,星团就一个劲儿地膨胀,变得老大老大的。这么一来呢,就形成了一个松松垮垮的结构,这里头有几十颗到几千颗恒星,是它们之间那点儿微弱的引力把星团给固定住的。

大多数时候啊,疏散星团也就活个几亿年就散伙了。在它这一辈子里,恒星会按部就班地丢,这些恒星堆起来就成了两条「潮尾」。有一条尾呢,在星团在太空里穿行的时候,被拖在后面。嘿,另一条可倒好,像个矛头似的在前面带路呢。

按照牛顿那引力定律来说,一颗找不着的恒星最后会跑到哪条尾巴上去,这可就是个碰运气的事儿喽。这么着的话呢,两条尾巴上恒星的数量啊,应该是差不离儿的。

嘿,可在这项新研究里呢,团队头一回就证出来,压根不是这么个事儿。

恒星计算有新招儿啦。

到现在啊,想从挨着一个星团的好几百万颗恒星里挑出哪些是属于这个星团的尾巴,那可太难了,几乎就办不到。要想弄明白这个事儿,就得去研究这些星星里每一个的速度、往哪动的方向,还有年龄。

研究人员鼓捣出一种法子,头一回能精确算出尾的恒星了。截至当下,科学家已经对周边五个疏散星团做了研究。在分析全部数据的时候,他们跟现有的理论较上劲了,有矛盾了。在那些被研究的星团里,前尾的恒星啊,总是比后尾更靠近星团,而且数量还更多呢。

您瞧毕星团(就上面那图)啊,前面潮尾里的恒星数量(那些个黑点代表的),那可比后面的多多了,一眼就能看出来。嘿,在跟MOND有关的计算机模拟里(就下面那张图),也出了差不多的情况呢。(图/AG Kroupa, Uni Bonn)

相较而言,观测到的数据和一种叫MOND的理论更对得上号,这MOND呢,全名是「修正牛顿动力学」(MOdified Newtonian Dynamics)。

打个比方简单说说,按照MOND的说法呢,恒星要离开一个星团有两扇不一样的「门」可走,一扇朝着后面的潮尾,另一扇朝着前面。嘿,可这第一扇门比第二扇门窄太多了,这么一来,恒星从这扇门离开星团的几率就小多了。但牛顿的引力理论却讲,这两扇门的宽窄应该是一模一样的。

团队照着MOND把恒星分布的预期值给计算出来了,嘿,没想到算出来的和观测结果那叫一个合拍。不过呢,团队也说了,他们只能用那种相对简单的计算法子才能搞定,为啥呢?因为现在啊,对修正牛顿动力学进行更细致分析的数学工具还没有呢。

话虽这么说,模拟结果在另一方面和观测结果也挺对得上号的。他们算出了疏散星团一般能存在多久,这个时长可比照着牛顿定律算出的时间明显要短呢。这么一来,一个老早就被大家知道的谜团也就有说法了,啥谜团呢?就是附近星系里的星团好像消失得比人们以为的要快。

争议还在那儿呢,没个完。

可在科学界呢,MOND理论自个儿也还在那儿有争议呢。

牛顿那万有引力定律啊,在有些时候就不好使了,得修正才行呢。这一修正啊,对物理学其他地方影响可深远了。不过MOND呢,好像也把宇宙学现在碰到的不少问题给解决了。

团队这会儿正在摸索新的数学法子呢,为啥呀?就为了能搞出更准的模拟。弄出这些模拟以后啊,他们就能拿这模拟去找更多的证据,瞅瞅MOND理论到底对不对。

封面图还有首图:是NASA、ESA和STScl的。