क्या न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम गलत हैं: शोधकर्ता अवलोकन रहस्य

कुछ तारा समूहों का विश्लेषण करते हुए खगोल भौतिकीविदों ने एक हैरान कर देने वाली खोज की। यह खोज न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियमों की अवहेलना करती है। इसके बजाय, अवलोकन गुरुत्वाकर्षण के वैकल्पिक सिद्धांत की भविष्यवाणियों के अनुरूप हैं। (विदेशी गुरुत्वाकर्षण की तकनीकी अवधारणा।)

खोज को शास्त्रीय मान्यताओं द्वारा समझाया नहीं जा सकता है।

खगोल भौतिकीविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने कुछ तारा समूहों का विश्लेषण करते हुए एक हैरान कर देने वाली खोज की है। यह खोज न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियमों को धता बताती है, शोधकर्ता अपने प्रकाशन में लिखते हैं। इसके बजाय, अवलोकन गुरुत्वाकर्षण के वैकल्पिक सिद्धांत की भविष्यवाणियों के अनुरूप हैं। हालांकि, यह विशेषज्ञों के बीच विवादास्पद है। परिणाम अब रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस में प्रकाशित किए गए हैं। बॉन विश्वविद्यालय ने अध्ययन में एक प्रमुख भूमिका निभाई।

अपने काम में, शोधकर्ताओं ने तथाकथित खुले तारा समूहों की जांच की, सर्पिल और अनियमित आकाशगंगाओं में पाए जाने वाले कुछ दर्जन से कुछ सौ सितारों के असंबद्ध समूह। खुले क्लस्टर तब बनते हैं जब एक विशाल गैस बादल में थोड़े समय के भीतर हजारों तारे पैदा होते हैं। जब यह “प्रज्वलित” होता है, तो आकाशगंगा के नवागंतुक गैस बादल के अवशेषों को उड़ा देते हैं। इस प्रक्रिया में, द्रव्यमान महत्वपूर्ण रूप से फैलता है। यह कई दसियों से कई हज़ार सितारों का ढीला गठन बनाता है। द्रव्यमान को आपस में कार्य करने वाले कमजोर गुरुत्वाकर्षण बलों द्वारा एक साथ रखा जाता है।

बॉन विश्वविद्यालय में हेल्महोल्ट्ज़ इंस्टीट्यूट फॉर रेडिएशन एंड न्यूक्लियर फिजिक्स के प्रोफेसर डॉ। पावेल कृपा बताते हैं, “ज्यादातर मामलों में, खुले स्टार क्लस्टर पिघलने से कुछ सौ मिलियन साल पहले ही जीवित रहते हैं।” इस प्रक्रिया में, तारे नियमित रूप से खो जाते हैं, जो तथाकथित “ज्वारीय पूंछ” में जमा हो जाते हैं। इनमें से एक पूंछ अंतरिक्ष में यात्रा करते समय ब्लॉक के पीछे खींची जाती है। बदले में, दूसरा भाले की तरह अगुवाई करता है।

बॉन विश्वविद्यालय में हेल्महोल्ट्ज इंस्टीट्यूट फॉर रेडिएशन एंड न्यूक्लियर फिजिक्स से प्रो। डॉ। पावेल कृपा। क्रेडिट: वोल्कर लैनर्ट / बॉन विश्वविद्यालय

हेल्महोल्ट्ज इंस्टीट्यूट फॉर रेडिएशन एंड न्यूक्लियर फिजिक्स के डॉ जान पावलम-अलटेनबर्ग बताते हैं, “न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियमों के मुताबिक, यह संयोग की बात है कि लापता तारे में से कौन सी पूंछ खत्म होती है।” “तो दोनों सिरों में लगभग समान संख्या में तारे होने चाहिए। हालाँकि, हमारे काम में हम पहली बार यह साबित करने में सक्षम थे कि यह सच नहीं है: जिन समूहों का हमने अध्ययन किया, उनमें हमेशा आगे की पूंछ में द्रव्यमान के करीब अधिक तारे होते हैं। पिछली पूंछ की तुलना में “।

तारों की गणना के लिए एक नई विधि विकसित की गई है

द्रव्यमान के करीब लाखों सितारों में, यह निर्धारित करना लगभग असंभव है कि उनकी पूंछ में से कौन सा है – अब तक। “ऐसा करने के लिए, आपको गति और गति की दिशा और इनमें से प्रत्येक वस्तु की उम्र को देखना होगा,” डॉ टेरेसा यारबकोवा बताते हैं। शोध सह-लेखक, जिन्होंने क्रुपा समूह में पीएच.डी. प्राप्त की, हाल ही में यहां से चले गए यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) गार्चिंग में यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला के लिए। उसने एक ऐसी विधि विकसित की जिसने उसे पहली बार अपनी पूंछ में तारों की सही गणना करने की अनुमति दी। “अब तक, हमारे पास पांच खुले समूहों की जांच की गई है, जिनमें चार हमारे द्वारा शामिल हैं,” वह कहती हैं। “जब हमने सभी डेटा का विश्लेषण किया, तो हमें वर्तमान सिद्धांत के साथ विरोधाभास का सामना करना पड़ा। अत्यधिक सटीक सर्वेक्षण डेटा यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी का गैया मिशन इसके लिए अपरिहार्य।”

हाइड्स स्टार क्लस्टर (शीर्ष) में, सामने की ज्वारीय पूंछ में तारों (काले) की संख्या पीछे की तुलना में बहुत अधिक है। MOND (नीचे) के साथ एक कंप्यूटर सिमुलेशन में, एक समान चित्र दिखाई देता है। श्रेय: एजी क्रुपा / यूनी बॉन

इसके विपरीत, अवलोकन संबंधी डेटा संक्षेप में सिद्धांत के साथ बेहतर फिट बैठता है मोंडो (“संशोधित न्यूटनियन डायनेमिक्स”) विशेषज्ञों के बीच। “सीधे शब्दों में कहें, तो MOND के अनुसार, सितारे दो अलग-अलग दरवाजों से एक समूह छोड़ सकते हैं,” क्रुपा बताते हैं। “एक पूंछ ज्वार को पीछे की ओर ले जाता है, दूसरा सामने की ओर। हालांकि, पहला दूसरे की तुलना में बहुत संकरा है – इसलिए यह संभावना नहीं है कि तारा इसके माध्यम से द्रव्यमान छोड़ देगा। दूसरी ओर, न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि दोनों दरवाजे एक ही चौड़ाई के होने चाहिए”।

न्यूटन के नियमों की भविष्यवाणी की तुलना में स्टार क्लस्टर कम रहते हैं

खगोल भौतिकीविदों की टीम ने MOND के अनुसार अपेक्षित तारकीय वितरण की गणना की है। “परिणाम आश्चर्यजनक रूप से टिप्पणियों के अनुरूप हैं,” डॉ। इंगो थिस पर प्रकाश डाला गया, जिन्होंने संबंधित सिमुलेशन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। हालाँकि, हमें ऐसा करने के लिए अपेक्षाकृत सरल अंकगणितीय विधियों का सहारा लेना पड़ा। वर्तमान में हमारे पास संशोधित न्यूटनियन गतिकी का अधिक विस्तृत विश्लेषण करने के लिए गणितीय उपकरणों की कमी है। ”हालांकि, सिमुलेशन भी दूसरी ओर टिप्पणियों के साथ मेल खाते हैं: उन्होंने भविष्यवाणी की थी कि सामान्य रूप से खुले स्टार क्लस्टर कितने समय तक रहने चाहिए। यह समय अवधि अपेक्षा से बहुत कम है। “यह एक लंबे समय से ज्ञात रहस्य की व्याख्या करता है,” क्रुपा नोट करता है। “विशेष रूप से, आस-पास की आकाशगंगाओं में तारा समूह जितनी तेज़ी से गायब हो रहे हैं, उससे कहीं अधिक तेज़ी से गायब हो रहे हैं।”

हालांकि, विशेषज्ञों के बीच MOND सिद्धांत निर्विवाद नहीं है। चूंकि न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम कुछ शर्तों के तहत मान्य नहीं होंगे, लेकिन उन्हें संशोधित करना होगा, इसका भौतिकी के अन्य क्षेत्रों के लिए भी दूरगामी परिणाम होंगे। “फिर फिर, यह कई समस्याओं का समाधान करता है जो ब्रह्मांड विज्ञान आज सामना कर रहा है,” क्रुपा बताते हैं, जो बॉन विश्वविद्यालय में मॉडलिंग और मैटर के अंतःविषय अनुसंधान क्षेत्रों के सदस्य भी हैं। खगोल भौतिकीविद अब अधिक सटीक सिमुलेशन के लिए नए गणितीय तरीकों की खोज कर रहे हैं। फिर उनका उपयोग इस बारे में अधिक प्रमाण खोजने के लिए किया जा सकता है कि MOND प्रमेय सत्य है या नहीं।

संदर्भ: “ओपन स्टार क्लस्टर्स के एसिमेट्रिकल टाइडल टेल्स: स्टार्स क्रॉसिंग देयर ब्राह क्लस्टर डेफी न्यूटनियन ग्रेविटी” पावेल करपा, टेरेसा याराबकोवा, इंगो थीस, जान पावलम-अलटेनबर्ग, बेनोइट फैमी, हेनरी एमजे बोफिन, जोर्ग डाब्रिंगहौसेन, गियाकोमो बेकरी, टिमो बेकरी द्वारा , क्रिश्चियन बॉयल, होसैन हाजी, ज़ुवेन वू, जारोस्लाव हस, अकरम होस्नी ज़ुनुज़ी, गुइल्यूम थॉमस, लादिस्लाव उबेर और जे अर्सिथ राजदूत, 26 अक्टूबर, 2022, रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी की मासिक नोटिस.
डीओआई: 10.1093/mnras/stac2563

बॉन विश्वविद्यालय के अलावा, अध्ययन में प्राग में चार्ल्स विश्वविद्यालय, यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला ([{” 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.