Anomalie gravitationala in anumite sisteme solare

Un om de stiinta a observat o „anomalie gravitationala” in anumite sisteme stelare, care ar putea rasturna o presupunere fundamentala despre univers, potrivit unui nou studiu.

„Ma simteam de parca visez. Parea atat de ireal. Acest lucru se datoreaza faptului ca rezultatele mele nu s-au potrivit cu niciunul dintre rezultatele anterioare”, a afirmat astronomul Kyu-Hyun Chae.

Aceasta anomalie gravitationala apare atunci cand stelele care orbiteaza liber, cunoscute sub numele de binare largi, par sa se miste in moduri care sfideaza modelele consacrate de gravitatie, care se bazeaza pe ideile lui Isaac Newton si Albert Einstein.

Descoperirea uluitoare sugereaza o posibila teorie alternativa a fizicii care nu depinde de existenta unor fenomene ciudate neidentificate, cum ar fi materia intunecata, pentru a explica fenomenele pe care le vedem in spatiu.

Modelul standard sau MOND explica aceasta anomalie gravitationala?

Gravitatia este una dintre cele mai familiare forte pe care le experimentam in viata noastra de zi cu zi, dar este si printre cele mai greu de explicat.

In modelul standard al cosmologiei – un cadru teoretic bine testat – gravitatia este guvernata de legile newtoniene si de teoria relativitatii generale a lui Einstein.

De asemenea, modelul standard prezice ca exista un material necunoscut, numit materie intunecata, care reprezinta marea majoritate a masei universului.

Modelul standard este o teorie care inca ramane valabila, dar unele obiecte din spatiul cosmic par totusi sa se abata de la jocul gravitational si sa prezinte o anumita anomalie gravitationala.

Din acest motiv, oamenii de stiinta au inceput sa dezvolte o alta explicatie a gravitatiei in anii 1980, cunoscuta sub numele de dinamica newtoniana modificata (MOND), care nu necesita existenta materiei intunecate.

Kyu-Hyun Chae, astronom de la Universitatea Sejong, a pus acum aceste modele la incercare analizand acceleratiile stelelor in 26.500 de binare largi situate la aproximativ 650 de ani lumina de Pamant, folosind imagini capturate de observatorul Gaia al Agentiei Spatiale Europene.

Oamenii de stiinta au cautat anterior semne de modificare a gravitatiei in aceste sisteme, dar Chae a facut urmatorul pas prin dezvoltarea unui nou cod care ar putea tine cont de detalii speciale, cum ar fi rata de aparitie a asa-numitelor binare „cuibarite” in care si stelele care orbiteaza liber au tovarasi stelari apropiati.

Noile date sugereaza ca atunci cand acceleratiile gravitationale ale acestor stele aluneca sub un nanometru pe secunda la patrat, ele incep sa se miste in moduri care sunt mai aliniate cu modelele MOND decat cu modelul standard.

Chae a spus ca descoperirile ofera „dovezi directe pentru defalcarea gravitatiei standard la o acceleratie slaba” si dezvaluie „o anomalie gravitationala imobila in favoarea gravitatiei modificate bazate pe MOND”, conform unui studiu recent publicat in The Astrophysical Journal.

Testarea gravitatiei cu binare largi

„Mai multe rezultate anterioare au sustinut chiar ca gravitatia standard a fost preferata de datele binare largi, inclusiv Gaia DR3”, a continuat el.

„Un grup sustine o anomalie gravitationala de ceva timp, dar anomalia parea sa nu se potriveasca bine cu predictiile teoriilor gravitationale modificate existente.

Cu toate acestea, acele studii anterioare nu s-au autocalibrat sau nu au luat in considerare pe deplin cantitatea de binare imbricate ascunse.”

Oamenii de stiinta care lucreaza cu teoriile MOND se concentreaza adesea pe observatiile galaxiilor, dar cercetatorii s-au uitat din ce in ce mai mult la binarele largi pentru anomalii, deoarece scarile stelare sunt prea mici pentru a fi afectate de materia intunecata (presupunand ca exista).

„Testarea gravitatiei cu binare largi este interesanta, deoarece materia intunecata nu poate juca niciun rol in dinamica lor interna”, a spus Chae in studiu.

„Astfel, spre deosebire de galaxii si clustere de galaxii, nu este nevoie sa distingem predictiile gravitatiei modificate si ale materiei intunecate care par sa se suprapuna si sa difere doar subtil in unele cazuri.”

In noul studiu, Chae raporteaza, ceea ce el numeste „dovezi clare”, ca miscarile binarelor in punctele de accelerare slaba par sa se sincronizeze cu o anumita predictie MOND cunoscuta sub numele de AQUAL.

Aceasta descoperire sugereaza ca viziunea standard asupra gravitatiei nu poate explica aceste miscari la acceleratii mici, ceea ce ii poate inspira pe oamenii de stiinta sa regandeasca aspecte ale legii gravitatiei lui Newton si ale relativitatii generale a lui Einstein, precum si necesitatea materiei intunecate.

„Deoarece o cantitate mare de materie intunecata – de sase ori mai mult decat materia barionica sau obisnuita bazata pe modelul standard – a fost necesara presupunand ca relativitatea generala era valabila in limita de acceleratie scazuta, o astfel de nevoie pentru o cantitate mare de materie intunecata nu mai este valida, a explicat Chae.

„Acest lucru nu exclude neaparat posibilitatea ca noi particule, cum ar fi neutrinii sterili, sa nu poata fi gasite. Dar, este clar ca nu este nevoie de atat de multa materie intunecata pe cat cere relativitatea generala.”

O provocare pentru modelul standard care porneste de la o anomalie gravitationala

Desi rezultatele sunt tentante, Chae a spus ca vor fi necesare observatii viitoare si lucrari teoretice pentru a construi pe baza descoperirii.

El a remarcat, de asemenea, ca aceste descoperiri reprezinta o provocare pentru unele parti ale modelului standard, dar ca modelul este inca cel mai bun obiectiv cu care sa vizualizam multe alte fenomene din univers.

„As dori sa subliniez ca toate aspectele de succes ale dinamicii newtoniene si ale relativitatii generale in regimul non-MOND vor continua sa fie pretuite”, a spus Chae.

„De exemplu, descrierea gaurilor negre prin relativitatea generala este valida si nu are nimic de-a face cu anomalia in limita joasa a acceleratiei. Vorbim doar despre o revizuire a limitei joase de acceleratie.”

Chiar si asa, orice actualizare sau revizuire a modelului standard bazat pe aceste constatari ar avea un efect profund asupra conceptiei noastre despre univers.

„Deoarece cosmologia standard se bazeaza pe relativitatea generala, cosmologia are nevoie de o revizuire majora acum”, a concluzionat Chae.

„Cred ca intram intr-o perioada de timp extrem de interesanta. Cand catastrofa ultravioleta a teoriei electrodinamicii a lui Maxwell a fost descoperita cu mai bine de un secol in urma, ea a condus in cele din urma la fizica cuantica.

Acum avem o catastrofa gravitationala, o anomalie gravitationala cu acceleratie scazuta. Este emotionant sa vedem spre ce va conduce lumea.”

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: vice.com, independent.co.uk, realclearscience.com.

Credit foto: NASA, Casey Reed.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.