关于星团的新发现挑战了牛顿的万有引力定律

　　根据近日发表的一项新研究，某些星团似乎没有遵循目前对艾萨克·牛顿的万有引力定律的理解。这项研究发表在《皇家天文学会月刊》上，分析了疏散星团，这些星团是在一个巨大的气体云中，在短时间内诞生成千上万的恒星时形成的。

　　随着恒星的诞生，它们吹走了气体云的残余部分，导致星团膨胀，并形成一个由几十到几千颗恒星组成的松散阵型，被微弱的引力固定在一起。随着星团的溶解，恒星积聚在两个“潮汐尾巴”上：一个被拉到星团后面，另一个被推到前面。波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所的JanPflamm-Altenburg博士解释说：“根据牛顿的万有引力定律，一颗丢失的恒星最终会出现在哪条尾巴上，这是一个机会问题。因此，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，前尾部总是包含比后尾部明显更多的星团附近的恒星。”论文的共同作者TerezaJerabkova博士解释说，要确定哪些恒星属于哪条尾巴是非常困难的。Jerabkova说：“要做到这一点，你必须看看这些天体中每一个的速度、运动方向和年龄。”他设法开发了一种方法，首次利用欧洲航天局盖亚任务的数据准确地计算了这些恒星。

　　当研究人员查看这些数据时，他们发现这些数据不符合牛顿的重力定律，反而更符合一种叫做修正的牛顿动力学（MOND）的替代理论。“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，”亥姆霍兹辐射与核物理研究所的PavelKroupa教授博士解释说。“一个通向后方的潮汐尾巴，另一个通向前方。然而，第一条比第二条窄得多--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。”研究人员模拟了根据MOND理论预期的恒星分布，发现它与他们在盖亚任务的数据中观察到的情况很吻合。在模拟中发挥了关键作用的IngoThies博士解释说，研究人员在研究中需要依靠相对简单的计算方法，因为目前还没有数学工具来对MOND理论进行更详细的分析。模拟结果也与盖亚数据相吻合，即星团通常存活多长时间，这比根据牛顿定律的预期要短得多。Kroupa说：“这解释了一个长期以来一直为人所知的谜团。也就是说，附近星系中的星团似乎比它们应该消失的更快。”MOND理论是有争议的，因为对牛顿引力定律的修改将对物理学的其他领域也有深远的影响，尽管它们将解决宇宙学面临的许多问题。来自波恩大学的团队现在正在研究新的数学方法，以创建更精确的模拟。来自布拉格查尔斯大学、欧洲南方天文台（ESO）、斯特拉斯堡天文台、欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）、伊朗基础科学高级研究所（IASBS）、中国科技大学、拉古纳大学和剑桥大学的科学家们也参加了这项研究。