令人费解的天文观测支持另一种引力理论 可以否定暗物质的必要性

据New Atlas报道，天体物理学家在星团中观察到了一些令人困惑的行为，这些行为似乎违背了我们目前对宇宙尺度上的引力的理解。耐人寻味的是，这些观察结果与另一种引力理论相吻合，该理论可以否定暗物质的必要性。

尽管它后来被爱因斯坦的广义相对论所取代，但作为对宇宙大尺度结构和运动的解释，牛顿的万有引力定律仍然相当有效。但是现在，新的观察结果与这些目前被接受的模型并不完全相符。

一个国际天体物理学家小组一直在研究开放星团，其中包含成千上万颗从大型尘埃和气体云中诞生的年轻恒星。这些星团在溶解之前有一个相对较短的寿命，因为这些恒星漂移成两条 “尾巴” - 一个在星团的前面，一个在后面。

“根据牛顿的万有引力定律，一颗失落的恒星最终出现在哪条尾巴上是一个机会问题，”该研究的共同作者Jan Pflamm-Altenburg博士说。“所以两条‘尾巴’应该包含大约相同数量的恒星。然而，在我们的工作中，我们能够首次证明这不是真的：在我们研究的星团中，前尾部总是比后尾部在星团附近包含明显更多的恒星。”

在过去，确定一个星团的哪些恒星属于哪条“尾巴”是很棘手的，但新研究的研究人员开发了一种方法来做到这一点。他们称之为Jerabkova-紧凑转换点（CCP）方法，并将其应用于由盖亚任务等调查收集的四个开放星团的数据。令他们惊讶的是，他们发现在所有四个星团中，前部的尾巴比后部的尾巴有更多的恒星，这显然是与牛顿定律相矛盾的。

因此，研究小组随后根据一种不同的假设，即所谓的修正的牛顿动力学（MOND），模拟了这些星团中恒星的运动。从本质上讲，这个模型表明，在低加速度下，重力的影响比牛顿定律中的要强。而耐人寻味的是，这个模型的预测与观测结果非常吻合。

“简单地说，根据MOND，恒星可以通过两个不同的门离开一个星团，”该研究的第一作者Pavel Kroupa教授说。“一个通往后方的‘潮汐’尾巴，另一个通往前方。然而，第一道门要比第二道门窄得多--因此，一颗恒星通过它离开星团的可能性较小。另一方面，牛顿的引力理论预测，两个门应该是相同的宽度。”

这并不是MOND模型更适合现实世界观测的唯一方式。附近星系中的星团被发现比牛顿定律预测的溶解速度更快--但这将是MOND的一个自然副产品。

MOND的另一个主要含义可能会动摇我们所知道的天体物理学理论--如果它是真的，那么暗物质就不会存在。这种神秘的物质是在20世纪30年代被提出来的，用来解释观察到的恒星和星系运动的差异，这些恒星和星系被认为对它们明显包含的质量来说移动得太快了。暗物质通过增加大量不可见的质量来填补这一空白，从那时起，科学家们一直在寻找这一空白。几十年来，旨在探测暗物质粒子的实验都没有结果。

尽管如此，暗物质仍然是主流理论，因为它很好地解释了许多观察到的宇宙特征，而且有很多其他证据表明它的存在。尽管有其他观察证据支持MOND，但它仍然是一个边缘假说，并没有被科学界广泛接受。

这项新研究的研究人员目前正在探索其他方法，以产生更精确的模拟，然后将其应用于其他天体，以找到更多支持或反对MOND的证据。

该研究发表在《皇家天文学会月刊》上。