La loi de la gravitation universelle de Newton est remise en question par une nouvelle découverte controversée en astrophysique - The Debrief
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Une équipe d’astrophysiciens a révélé une découverte inhabituelle qui, selon eux, semble remettre en question notre compréhension actuelle de la gravité basée sur la loi de la gravitation universelle de Newton, selon un article récemment publié.
L’affirmation controversée, publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, semble être cohérente avec les interprétations alternatives concernant l’une des interactions fondamentales les plus mystérieuses de la physique.
Dans leur nouvelle étude, une équipe internationale d’astrophysiciens dit qu’ils sont tombés sur la découverte alors qu’ils enquêtaient sur des amas d’étoiles ouverts. Ces formations sont créées lorsqu’un nuage de gaz émerge après la naissance de milliers d’étoiles dans un délai relativement court, dont les restes sont éjectés lorsque ces amas d’étoiles s’enflamment et commencent à se développer, ce qui peut entraîner la formation de plusieurs dizaines , à plusieurs milliers de nouvelles étoiles.
Le rôle de la gravité dans ce processus implique la façon dont les forces gravitationnelles faibles servent essentiellement de colle qui contient ces amas d’étoiles et les maintient ensemble. Capables de survivre pendant des centaines de millions d’années, ces amas finissent par perdre des étoiles au fil du temps, entraînant la formation d’une paire de "queues de marée", dont l’une est entraînée derrière l’amas d’étoiles ouvert lorsqu’il est propulsé dans l’espace. tandis que l’autre dépasse devant la formation.
Sur la base de la loi de la gravitation universelle de Newton, nous nous attendrions à ce que le processus d’attribution des différentes étoiles de l’amas dans l’une ou l’autre de ces queues de marée soit entièrement aléatoire. Cependant, ce n’était pas le cas selon l’équipe impliquée dans l’étude récente, qui a découvert que l’une des deux queues était clairement capable de surpasser son homologue qui attire les étoiles.
"Dans les amas que nous avons étudiés, la queue avant contient toujours beaucoup plus d’étoiles à proximité de l’amas que la queue arrière", selon le Dr Jan Pflamm-Altenburg, de l’Institut Helmholtz de rayonnement et de physique nucléaire.
"L’asymétrie entre le nombre d’étoiles dans les queues avant et arrière teste la théorie gravitationnelle", ont écrit les auteurs dans leur article.
Le Dr Tereza Jerabkova, l’un des co-auteurs de l’article, dit que l’équipe de recherche a été la première à développer la méthode utilisée pour calculer le nombre d’étoiles qui sont allouées dans la paire de queues de marée dans les amas d’étoiles.
"Lorsque nous avons analysé toutes les données, nous avons rencontré [une] contradiction avec la théorie actuelle", a déclaré Jerabkova dans un communiqué, ajoutant que le niveau de précision des données dont disposait l’équipe dans les données d’enquête de la mission pionnière Gaia de l’ESA avait été « indispensables » pour faire leurs observations.
Si ce n’est pas le concept newtonien de gravité traditionnellement accepté, alors qu’est-ce que ces nouvelles données contradictoires semblent indiquer concernant la plus faible des quatre forces fondamentales ?
L’équipe de recherche pense qu’une théorie de la gravité impliquant ce que l’on appelle à juste titre la dynamique newtonienne modifiée (MOND) pourrait offrir la réponse. Les partisans de MOND soutiennent que les observations des galaxies et de leurs propriétés indiquent la nécessité de modifier la loi de la gravitation universelle de Newton. De manière significative, de telles idées pourraient potentiellement résoudre des problèmes tels que la question de la matière noire en offrant des modèles alternatifs pour expliquer le comportement des galaxies, qui dans de nombreux cas ne semblent pas obéir aux lois de la physique telles que nous les comprenons actuellement.
"En termes simples, selon MOND, les étoiles peuvent quitter un amas par deux portes différentes", explique Pavel Kroupa, l’auteur principal de l’étude, qui a ajouté que lorsqu’une "porte" mène à la queue de marée orientée vers l’avant, et l’autre à la un derrière le cluster.
Cependant, comme le note Kroupa, "le premier est beaucoup plus étroit que le second, il est donc moins probable qu’une étoile quitte l’amas à travers lui".
"La théorie de la gravité de Newton, en revanche, prédit que les deux portes devraient avoir la même largeur", explique Kroupa.
Bien que les membres de l’équipe expriment que les outils actuels à la disposition des physiciens qui peuvent les aider à analyser les modifications potentielles requises pour la dynamique newtonienne sont limités, les calculs basés sur des simulations semblent néanmoins capables de prédire avec précision la durée de vie des amas d’étoiles ouverts.
Ceci, selon l’équipe de recherche, est beaucoup plus court que ce que les lois de Newton semblent permettre, et pour Kroupa et son équipe, cela pourrait même expliquer le mystère de la raison pour laquelle les amas d’étoiles dans les galaxies proches de la nôtre ont été observés en train de disparaître plus rapidement que les astronomes. attendre.
Naturellement, les théories qui nécessitent des changements significatifs à nos modèles existants du fonctionnement de l’univers sont généralement lentes à gagner la faveur des scientifiques. Les modifications apportées à la théorie de la gravité de Newton, bien qu’utiles pour aider à résoudre des observations telles que celles impliquées dans l’étude récente de l’équipe, auront également des implications plus larges qui pourraient potentiellement s’étendre à pratiquement tous les domaines de la physique. Mais pour Kroupa et son équipe, accepter et incorporer de telles idées dans notre connaissance de l’univers serait globalement plus utile qu’autre chose.
"[I] t résout bon nombre des problèmes auxquels la cosmologie est confrontée aujourd’hui", déclare Kroupa.