کشف شگفت انگیزی که جاذبه نیوتن را به چالش کشید - آقای ابوالفضلی

به گزارش آقای ابوالفضلی، یک تیم بین المللی از اختر فیزیکدانان در حین تجزیه و تحلیل چند خوشه ستاره ای به کشف حیرت انگیزی دست پیدا کردند. این محققان در مقاله ای که منتشر کردند، نوشته اند که این یافته آنان قوانین جاذبه نیوتن را به چالش می کشد.

این مشاهدات شامل بر پایه پیش بینی هایی از یک نظریه جایگزین برای جاذبه زمین است. با این حال این موضوع در بین کارشناسان بسیار بحث برانگیز شده است. در حال حاضر نتایج این تحقیقات در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است.

محققان در این کار به آنالیز خوشه های ستاره ای پرداختند. این خوشه ها زمانی تشکیل می شوند که هزاران ستاره در یک سحابی (ابر گازی) بزرگ در مدت کوتاهی متولد می شوند. زمانی که آن ها شعله ور می شوند، تازه واردان کهکشانی باعث انفجار بقایای سحابی (ابر گازی) می شوند. در این فرآیند، خوشه ها به شکل قابل ملاحظه ای توسعه می یابند و و این باعث شکل گیری ده ها تا هزاران ستاره در ساختاری غیر مستحکم می گردد. نیروی جاذبه و گرانش ضعیفی که بین آن ها وجود دارد باعث می گردد تا اجزای این خوشه نزدیک یکدیگر بمانند.

پروفسور دکتر پاول کروپا از موسسه تابش و فیزیک هسته ای هلمهوتز دانشگاه بن می گوید: در بیشتر موارد، خوشه های ستاره ای باز، تنها چند صد میلیون سال دوام می آورند و سپس در فضا از هم می پاشند. در این فرآیند خوشه ها، ستاره های خود را از دست می دهند و به اصطلاح در دو دُم جزر و مدی انباشته می شوند. یکی از این دُم ها، در شرایطی که در فضا حرکت می نماید، به پشت خوشه کشیده می گردد و دُم دیگر، بر خلاف گروه اول، رهبری و راهنمایی خوشه را در دست می گیرد.

دکتر جان پیفلم-آلتنبرگ از موسسه تابش و فیزیک هسته ای هلمهولتز در این باره این گونه شرح می دهد: طبق قوانین جاذبه نیوتن، اینکه یک ستاره گم شده در کدام یک از این دو دُم جزر و مدی قرار بگیرد، کاملا اتفاقی و شانسی است؛ بنابراین تعداد ستاره های هر دو دُم باید تقریبا یکسان باشد. در حالی که ما در مطالعاتمان برای اولین بار توانستیم ثابت کنیم که این موضوع درست نیست: در خصوص خوشه هایی که ما مورد مطالعه قرار دادیم، در بخش جلویی خوشه ها (دم جلویی) همواره تعداد ستاره ها به شکل قابل ملاحظه ای بیشتر از قسمت انتهایی آن ها (دم پشتی) است.

روش نو شمردن ستارگان

تا به امروز تقریبا غیر ممکن بود که بتوانیم از میان میلیون ها ستاره نزدیک به خوشه، حدس بزنیم که کدامیک متعلق به خوشه (دم این خوشه) هستند. دکتر ترزا جرابکوا در این باره می گوید: برای انجام این کار باید به سرعت، جهت حرکت و سن هریک از این اجسام را در نظر داشته باشیم او که یکی از نویسندگان این مقاله است و دوره دکترای خود را در گروه کروپا گذرانده، به تازگی از آژانس فضایی اروپا (ESA) به رصد خانه جنوبی اروپا در گارچینگ رفته است. او روی روشی کار می نماید که به او این امکان را می دهد تا برای اولین بار بتواند ستاره های موجود در دُم را به دقت بشمارد.

او می گوید: تا به امروز پنج خوشه باز، در نزدیکی ما آنالیز شده اند. زمانی که ما تمام داده ها را تجزیه و تحلیل می کردیم، به مغایرت هایی با تئوری کنونی روبرو شدیم. اطلاعات بسیار دقیق و ارزشمند دریافت شده از ماموریت فضایی گایا ESA دارای اهمیت بسیاری برای این تحقیق بودند.

در هرحال داده های بصری با نظریه ای که در میان متخصصان با نام اختصاری MOND (دینامیک نیوتنی اصلاح شده) شناخته می گردد، مطابقت بیشتری دارد. کروپا در این باره می گوید: به زبان ساده، طبق نظریه MOND ستاره ها می توانند از دو قسمت مختلف، خوشه را ترک نمایند. یکی از قسمت دُم انتهایی جزر و مدی و دیگری از قسمت جلویی است. با این حال گزینه اول، بسیار باریکتر از گزینه دوم است و احتمال اینکه یک ستاره از این قسمت از خوشه خارج گردد، بیشتر است. از سوی دیگر نظریه جاذبه نیوتن پیش بینی می نماید که پهنای هر دو مسیر خروجی ستاره، باید عرض یکسانی داشته باشد.

عمر خوشه های ستاره ای کمتر از پیش بینی قوانین نیوتن است

متخصصان براساس نظریه MOND مقدار پراکندگی ستاره ها را محاسبه نموده اند. دکتر اینگو تایز که نقشی کلیدی در این شبیه سازی ها داشته، می گوید: نتایج به طور شگفت انگیزی با مشاهدات مطابقت دارند. اگرچه ما مجبور بودیم برای انجام این کار از روش های محاسباتی نسبتا ساده استفاده کنیم. در حال حاضر برای تجزیه و تحلیل دقیق تر نظریه اصلاح شده دینامیکی نیوتن، دچار کمبود ابزار های محاسباتی هستیم.

با وجود این، شبیه سازی ها از جنبه دیگری با مشاهدات منطبق شدند: آن ها پیش بینی کردند که طول عمر خوشه های ستاره ای باز، به طور معمول چقدر است. این بازه زمانی به شکل قابل توجهی کوتاه تر از آن چیزی بود که طبق قوانین نیوتن انتظارش می رفت. کروپا اشاره می نماید: این موضوع پاسخی برای معمایی است که مدتهاست مطرح بوده. به نظر می رسد که مثلا خوشه های ستاره ای که در کهکشان های نزدیک هستند، زودتر از آنچه که باید، ناپدید می شوند.

با این حال نظریه MOND در میان کارشناسان بسیار بحث برانگیز است. این امر که قوانین جاذبه نیوتن در شرایط خاصی معتبر نیستند و باید اصلاح شوند، می تواند پیامد های زیادی در سایر حوزه های فیزیک داشته باشد. کروپا می گوید: اما باز هم این مسئله می تواند مسائل زیادی که علم کیهان شناسی امروزه با آن روبروست را حل نماید. این تیم در حال حاضر روش های ریاضی نوی را برای شبیه سازی های دقیق تر آنالیز می نمایند. از این آنالیز ها می توان برای یافتن شواهد بیشتر در خصوص درست یا غلط بودن نظریه MOND استفاده کرد.

منبع: فیز دات ارگ

آقای ابوالفضلی وب گردی اخبار داغ