Newton Dinamiğine Alışılmadık Bir Alternatif, Yıldız Kümelerinin Kuyruklarını Açıklıyor

Yıldızların çoğu yoğun kümelerde oluşurlar, ancak yaşamlarının büyük bir kısmını tek başlarına veya çiftler halinde geçirirler. Yakın zamanda, dağılan kümelerin gözlemleri tuhaf bir anormalliği ortaya çıkardı. Keşif, Newton'un geleneksel kütleçekim fikirleriyle çelişiyor, ancak en az bir alternatife uyuyor. Yine de, Newton'unki kadar sağlam temellere dayanan bir teoriyi yıkmak kolay değil.

Açık yıldız kümeleri, galaksilerdeki büyük gaz kümelerinde oluşur ve galaksi merkezinin yörüngesinde döner. Bazı yıldızlar, örneğin yakındaki bir süpernova tarafından itildiklerinde, yanlardan dışarı atılsalar da, büyük bir kısmı sonunda ya kümenin arkasından gelir ya da önde ilerler ve iki yönde uzun kuyruklar oluşturur.

Newton fiziğine göre, yaklaşık olarak eşit sayıda lider ve geriden gelen yıldız olmalıdır ve küme ne kadar büyükse, bölünme o kadar eşit olur. Dolayısıyla, yeni bir makaledeki, en azından küme merkezinden 150 ışık yılı içinde, takip edenden daha fazla yıldızın kümeye liderlik ettiği iddiası, çok tuhaf bir şeylerin olduğunu gösteriyor. 

Helmholz Radyasyon ve Nükleer Fizik Enstitüsü'nden Dr. Jan Pflamm-Alternburg bir açıklamada, "Çalıştığımız kümelerde, ön kuyruk her zaman kümenin yakınında arka kuyruktan önemli ölçüde daha fazla yıldız içeriyor." dedi. Bu gerçeği belirlemek, kümeden kaçanları galaktik çevrede rastgele bulunan diğerlerinden ayırt etmek için her gruptaki yıldızların hızlarını ve yaşlarını belirlemeyi gerektirir.

Gaia Uzay Teleskobu şimdi bize bu ayrımı yapma kapasitesini verdi ve yazarlar bunu ünlü Hyades ve Beehive kümeleri dahil olmak üzere dört büyük küme için yaptılar. Başka bir ekip, analize dahil edilen beşinci bir küme için eşdeğer bir çalışma yaptı.

Kümenin önündeki yıldızların fazlalığı ya yazarların bir hatası ya da bin kez yazı tura atmak ve 600 tura elde etmek gibi aşırı bir tesadüf olabilir. Ancak değilse, yaklaşık 400 yıldır dayandığımız hareket yasalarının sanıldığı kadar evrensel olmadığını gösterir.

Böyle bir teklif ilk olmayacaktır. Sonuçta Einstein, Newton yasalarının, ışık hızına yakın veya güçlü kütleçekim alanlarında seyahat ederken ne olduğunu doğru bir şekilde tanımlamadığını gösterdi. Pek çok fizikçi sonrasında başka istisnalar ileri sürdü.

Bu tür fikirlerin çoğu, incelemeler altında hızla dağılır. Daha iyi dayananlardan biri, 1980'lerin başında Mordehai Milgrom'da galaktik dönme hızını açıklamada karanlık madde ihtiyacını ortadan kaldırmak için oluşturulan, Modifiye Newton Dinamiği (MOND) olarak bilinir.

Bonn Üniversitesi'nden Profesör Pavel Kroupa, "Basitçe söylemek gerekirse, MOND'a göre yıldızlar bir kümeyi iki farklı kapıdan terk edebilir." dedi. "Biri arka gelgit kuyruğuna, diğeri ise öne çıkarır. Bununla birlikte, birincisi ikincisinden çok daha dardır - dolayısıyla bir yıldızın kümeyi buradan terk etme olasılığı daha düşüktür. Newton'un kütleçekim teorisi ise, her iki kapının da aynı genişlikte olması gerektiğini öngörür."

Ekip, küme dağılmasına ilişkin gözlemlerinin MOND'un tahminleriyle iyi bir şekilde eşleştiğini buldu. Bu, yalnızca yıldızların çıkış yönünü değil, aynı zamanda, saf bir Newton analizinin önerdiğinden daha hızlı gerçekleştiği görülen, kümelerin dağılma hızını da kapsar.

MOND'a göre, galaksilerin dış alanlarındaki kütleçekim kuvvetleri, Güneş Sistemi'nde olduğu gibi, ters kare yasası ile zayıflamaz. Durumun neden böyle olduğuna dair ikna edici bir açıklama mevcut değil ve çoğu fizikçi bunu olasılık dışı olarak değerlendiriyor. Şüphecilikleri, klasik Newton fiziğini ve karanlık maddenin varlığını varsayan tahminlerle daha uyumlu olan, çarpışan galaksilerin gözlemleriyle güçlendiriliyor.

Bu gözlemler, galaktik dönüşü açıklamada karanlık maddeyi kullananlar için şaşırtıcı olsa da, MOND'un algılanma şeklini kendi başlarına değiştirmeleri pek mümkün değil. Ancak yazarlar, doğrulanırsa, durumlarına katkıda bulunabilecek bazı test edilebilir tahminlerde bulunurlar.

Çalışma, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’de yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.