As leis da gravitação de Newton estão erradas: mistérios de observação de pesquisadores

Os astrofísicos fizeram uma descoberta intrigante ao analisar alguns aglomerados estelares. Esta descoberta desafia as leis da gravitação de Newton. Em vez disso, as observações são consistentes com as previsões de uma teoria alternativa da gravidade. (O conceito técnico de gravidade alienígena.)

A descoberta não pode ser explicada por suposições clássicas.

Uma equipe internacional de astrofísicos fez uma descoberta intrigante ao analisar alguns aglomerados estelares. Esta descoberta desafia as leis da gravitação de Newton, escrevem os pesquisadores em sua publicação. Em vez disso, as observações são consistentes com as previsões de uma teoria alternativa da gravidade. No entanto, isso é controverso entre os especialistas. Os resultados foram agora publicados no Monthly Notices da Royal Astronomical Society. A Universidade de Bonn desempenhou um papel importante no estudo.

Em seu trabalho, os pesquisadores investigaram os chamados aglomerados de estrelas abertas, grupos desconexos de algumas dezenas a algumas centenas de estrelas encontradas em galáxias espirais e irregulares. Aglomerados abertos se formam quando milhares de estrelas nascem em um curto período de tempo em uma enorme nuvem de gás. Quando “acende”, os recém-chegados da galáxia sopram os restos de uma nuvem de gás. No processo, a massa se expande significativamente. Isso cria uma formação solta de várias dezenas a vários milhares de estrelas. A massa é mantida unida pelas forças gravitacionais fracas que agem entre si.

“Na maioria dos casos, os aglomerados de estrelas abertas vivem apenas algumas centenas de milhões de anos antes de derreterem”, explica o professor Dr. Pavel Krupa do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear da Universidade de Bonn. No processo, as estrelas são regularmente perdidas, que se acumulam nas chamadas “caudas de maré”. Uma dessas caudas é puxada para trás do bloco enquanto viaja pelo espaço. Por sua vez, o outro assume a liderança como ponta de lança.

Prof. Dr. Pavel Krupa do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear da Universidade de Bonn. Crédito: Volker Lanert/Universidade de Bonn

“De acordo com as leis da gravitação de Newton, é uma questão de sorte qual das caudas acabará na estrela perdida”, explica o Dr. Jan Pvalam-Altenberg do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear. “Assim, ambas as extremidades devem conter aproximadamente o mesmo número de estrelas. No entanto, em nosso trabalho pudemos provar pela primeira vez que isso não é verdade: nos grupos que estudamos, a cauda frontal sempre contém mais estrelas próximas à massa do que a cauda traseira ” .

Um novo método para calcular estrelas foi desenvolvido

Entre os milhões de estrelas próximas à massa, era quase impossível determinar quais pertencem às suas caudas – até agora. “Para fazer isso, você precisa observar a velocidade e a direção do movimento e a idade de cada um desses objetos”, explica a Dra. Teresa Yarabkova. A coautora da pesquisa, que recebeu seu Ph.D. no grupo Kroupa, mudou-se recentemente de Agência Espacial Europeia (ESA) para o Observatório Europeu do Sul em Garching. Ela desenvolveu um método que lhe permitiu contar com precisão as estrelas em suas caudas pela primeira vez. “Até agora, cinco aglomerados abertos foram investigados perto de nós, incluindo quatro por nós”, diz ela. “Quando analisamos todos os dados, encontramos a contradição com a teoria atual. Os dados de pesquisa altamente precisos da A missão Gaia da Agência Espacial Europeia indispensável para isso.”

No aglomerado de estrelas Hyades (topo), o número de estrelas (preto) na cauda de maré dianteira é muito maior do que na traseira. Em uma simulação de computador com o MOND (abaixo), aparece uma imagem semelhante. Crédito: AG Kroupa / Uni Bonn

Em contraste, os dados observacionais se encaixam melhor com a teoria de curto prazo. SEGUNDA (“Dinâmica Newtoniana Modificada”) entre especialistas. “Resumindo, de acordo com o MOND, as estrelas podem deixar um grupo por duas portas diferentes”, explica Kroupa. “Um leva à cauda da maré para trás, o outro para a frente. No entanto, o primeiro é muito mais estreito que o segundo – então é improvável que a estrela deixe massa através dele. Por outro lado, a teoria gravitacional de Newton prevê que ambos as portas devem ter a mesma largura”.

Aglomerados de estrelas têm vida mais curta do que as leis de Newton predizem

A equipe de astrofísicos calculou a distribuição estelar esperada de acordo com o MOND. “Os resultados são surpreendentemente consistentes com as observações”, destaca o Dr. Ingo Thies, que teve um papel fundamental nas simulações correspondentes. No entanto, tivemos que recorrer a métodos aritméticos relativamente simples para fazê-lo. Atualmente, não temos as ferramentas matemáticas para realizar análises mais detalhadas da dinâmica newtoniana modificada.” No entanto, as simulações também coincidiram com observações por outro lado: elas previram quanto tempo os aglomerados de estrelas normalmente abertos deveriam permanecer. Esse período de tempo é muito mais curto do que o esperado de acordo com para “Isso explica um mistério há muito conhecido”, observa Kroupa. “Especificamente, aglomerados de estrelas em galáxias próximas parecem estar desaparecendo mais rápido do que deveriam”.

No entanto, a teoria MOND não é indiscutível entre os especialistas. Como as leis da gravitação de Newton não seriam válidas sob certas condições, mas teriam de ser modificadas, isso teria consequências de longo alcance também para outras áreas da física. “Por outro lado, resolve muitos dos problemas que a cosmologia enfrenta hoje”, explica Kroupa, que também é membro das Áreas de Pesquisa Interdisciplinar de Modelagem e Matéria da Universidade de Bonn. Os astrofísicos estão agora explorando novos métodos matemáticos para simulações mais precisas. Eles podem então ser usados ​​para encontrar mais evidências sobre se o teorema MOND é verdadeiro ou não.

Referência: “Assymmetrical Tidal Tails of Open Star Clusters: Stars Crossing their Brah Cluster Defy Newtonian Gravity” por Pavel Karpa, Teresa Yarabkova, Ingo Theis, Jan Pvalam-Altenberg, Benoit Famy, Henry MJ Boffin, Jörg Dabringhausen, Giacomo Beccari, Timo Beccari , Christian Boyle, Hossein Hajji, Zuven Wu, Jaroslav Hass, Akram Hosni Zunuzzi, Guillaume Thomas, Ladislav Uber e J Arsith Ambassador, 26 de outubro de 2022, Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac2563

Além da Universidade de Bonn, o estudo incluiu a Universidade Charles em Praga, o Observatório Europeu do Sul ([{” attribute=””>ESO) in Garching, the Observatoire astronomique de Strasbourg, the European Space Research and Technology Centre (ESA ESTEC) in Nordwijk, the Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS) in Zanjan (Iran), the University of Science and Technology of China, the Universidad de La Laguna in Tenerife, and the University of Cambridge.

The study was funded by the Scholarship Program of the Czech Republic, the German Academic Exchange Service (DAAD), the French funding organization Agence nationale de la recherche (ANR), and the European Research Council ERC.