分析疏散星團恆星動向,新觀測支持無需暗物質的引力理論

作者 | 發布日期 2022 年 10 月 28 日 18:02 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
分析疏散星團恆星動向,新觀測支持無需暗物質的引力理論


天體物理學家在分析一些星團時觀察到令人費解的行為,似乎違背我們對宇宙尺度引力的理解,甚至更符合修正牛頓重力理論:一個排除暗物質的理論。

疏散星團是一個巨分子雲中短時間內誕生的數百~數千顆恆星集團,目前銀河系內已發現超過 1,100 個疏散星團,它們環繞銀河中心運轉,恆星之間只靠微弱的引力維繫著。多數情況下,疏散星團在崩解前只能存活幾億年,而該過程容易丟失恆星,後者會分岔堆積成 2 條「尾巴」,其中一條尾巴被拉到星團後面,另一條則像先鋒帶頭。

根據牛頓萬有引力定律,這些恆星在丟失過程中會出現於哪條尾巴屬於「偶然性」,所以 2 條尾巴通常包含差不多數量的恆星。然而在德國波昂大學團隊的分析中,卻發現疏散星團的前尾恆星數總是明顯比後尾多。

過去,天文學家很難從一個星團附近數百萬顆恆星中,確定哪些屬於星團的尾巴,因為這必須確認所有天體的速度、運動方向和年齡。但波昂大學亥姆霍茲輻射與核物理研究所 Pavel Kroupa 領導的團隊,開發了一種能準確數出星團尾巴恆星的新方法,據此調查 5 個疏散星團,分析結果顯示與當前理論矛盾。

相反地,修正牛頓重力理論(Modified Newtonian Dynamics,MOND)指出恆星可以通過 2 個不同的「門」離開星團,一個門通向後尾,另一個通向前尾,然而前者比後者窄很多,所以恆星不太可能通過它進入後尾、團隊再根據 MOND 理論計算預期的恆星分佈,模擬結果與觀察結果非常吻合。

如果 MOND 理論受到支持,它帶來的影響可能會動搖天體物理學——該理論宗旨為暗物質不存在。不過,MOND 理論目前仍是邊緣人,尚未被科學界廣泛接受,研究人員正在嘗試以其他方法進行模擬,希望未來找到更多支持或反對 MOND 的證據。

新論文發表在《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

(首圖為 Pavel Kroupa 教授,來源:波昂大學

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