2024-05-08 22:42 来源：本站编辑
根据一项新的研究，一位科学家在某些恒星系统中观察到一种“引力异常”，这可能会颠覆关于宇宙的一个基本假设。
当松散运行的恒星(被称为宽双星)的运动方式似乎违背了基于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦思想的既定引力模型时，这种异常现象就出现了。这一令人费解的发现暗示了一种可能的替代物理理论，它不依赖于暗物质等奇怪的未知现象的存在，来解释我们在太空中看到的现象。
重力是我们日常生活中最熟悉的力量之一，但它也是最难解释的力量之一。在标准的宇宙学模型中——一个久经考验的理论框架——引力受牛顿定律和爱因斯坦广义相对论的支配。标准模型还预测存在一种未知的物质，称为暗物质，它占宇宙质量的绝大部分。
标准模型是一个可靠的理论，但外层空间的一些物体似乎偏离了它的引力剧本。出于这个原因，科学家们在20世纪80年代开始发展另一种引力解释，即修正牛顿动力学(MOND)，它不需要暗物质的存在。
韩国世宗大学(Sejong University)的天文学家蔡圭铉(Kyu-Hyun Chae)利用欧洲航天局盖亚天文台(Gaia observatory)拍摄的图像，分析了距离地球650光年以内的26500个宽双星的恒星加速度，并对这些模型进行了验证。科学家们此前曾在这些系统中寻找重力改变的迹象，但蔡伊采取了下一步行动，他开发了一种新的代码，可以解释特殊的细节，比如所谓的“嵌套”双星的发生率，在这种双星中，松散的轨道恒星也有近距离的伴星。
新的数据表明，当这些恒星的引力加速度降至1纳米/秒平方以下时，它们开始以更符合MOND模型而不是标准模型的方式移动。根据最近发表在《天体物理学杂志》上的一项研究，蔡说，这些发现提供了“在弱加速度下标准重力分解的直接证据”，并揭示了“一种不可移动的重力异常，有利于基于mond的修正重力”。
“当我的新的、更可靠的代码开始显示结果时，我最初的反应是难以置信，”Chae在给Motherboard的一封电子邮件中说。“我感觉自己像是在做梦。这看起来很不真实。这是因为我的结果与之前的任何结果都不匹配。”
“之前的几个结果甚至声称，包括盖亚DR3在内的广泛的双星数据更倾向于标准重力，”他继续说。“一组人声称存在异常已经有一段时间了，但这种异常似乎与现有修正的引力理论的预测不太吻合。然而，这些先前的研究并没有自我校准或充分考虑到隐藏的嵌套二进制的数量。”
研究MOND理论的科学家通常关注于对星系的观察，但研究人员越来越多地关注大范围双星的异常，因为恒星尺度太小，不会受到暗物质的影响(假设它存在)。
Chae在研究中说:“用宽双星测试重力很有趣，因为暗物质在它们的内部动力学中不起作用。”“因此，与星系和星系团不同，没有必要将修正引力和暗物质的预测区分开来，它们似乎重叠，在某些情况下只是略有不同。”
在这项新研究中，Chae报告了他所谓的“明确证据”，即双星在弱加速点的运动似乎与被称为AQUAL的特定MOND预测同步。这一发现表明，标准的引力观无法解释这些低加速度下的运动，这可能会激发科学家重新思考牛顿引力平方反比定律和爱因斯坦广义相对论的各个方面，以及暗物质的必要性。
“因为假定广义相对论在低加速极限下是有效的，就需要大量的暗物质——六倍于标准模型的重子或普通物质，所以对大量暗物质的需求不再有效，”蔡先生解释说。“这并不一定排除新粒子无法被发现的可能性，比如惰性中微子。但是，很明显，不需要像广义相对论所要求的那么多暗物质。”
虽然结果是诱人的，蔡先生说，未来的观察和理论工作将需要建立在这一发现。他还指出，这些发现对标准模型的某些部分提出了挑战，但该模型仍然是观察宇宙中许多其他现象的最佳镜头。
“我想强调的是，牛顿动力学和广义相对论在非mond体系中的所有成功方面都将继续受到珍视，”Chae告诉Motherboard。“例如，广义相对论对黑洞的描述是有效的，与低加速极限中的异常无关。我们讨论的只是对低加速度限制的修订。”
即便如此，基于这些发现的标准模型的任何更新或修订都将对我们的宇宙概念产生深远的影响。
“因为标准的宇宙学是建立在广义相对论的基础上的，宇宙学现在需要一个重大的修订，”蔡先生总结道。“我认为我们正在进入一个非常激动人心的时期。当麦克斯韦电动力学理论中的紫外线灾难在一个多世纪前被发现时，它最终导致了量子物理学的发展。我们现在正面临一个低加速度的重力灾难。看到它将引领世界走向何方是令人兴奋的。”
