Скопления против Ньютона

Закон всемирного тяготения Ньютона — это священная корова современной физики. Угаданную математическую зависимость гению так и не удалось вывести из элементарных явлений окружающего мира. Он писал, что довольно того, что найденный им закон существует. Знаменитое «гипотез не измышляю» было сказано именно по этому поводу. За три с половиной столетия ученые не раз пробовали покуситься на авторитет Ньютона. И вот очередная попытка.

На этот раз речь идет о рассеянных звездных скоплениях, наблюдаемых в спиральных и неправильных галактиках. Эти кластеры содержат от десятков до тысяч звезд и существуют недолго, от нескольких сотен до миллионов лет. Теоретики считают, что звезды в них массово и по астрофизическим масштабам одновременно рождаются в гигантских облаках газа и пыли, чтобы затем разбежаться в разные стороны. Скопления обращаются вокруг центра Галактики по круговым и эллиптическим орбитам, определяемым законом тяготения. Убегающие звезды собираются в двух так называемых хвостах. Один из них движется впереди скопления, другой — позади. Расчеты на основе закона Ньютона показали, что число звезд в обоих хвостах должно быть примерно одинаковым.

Астрономы давно и хорошо изучили пять ближайших к нам рассеянных скоплений. Они нашли, что в каждом из них звезд в отстающем хвосте меньше, чем в лидирующем. Кроме этого, ученые обнаружили, что звездные скопления в близких галактиках живут меньше, чем предсказывает теория Ньютона. Этими явлениями в четырех скоплениях вплотную занялись астрофизики Боннского университета под началом профессора Павла Крупы (Pavel Kroupa). На периферии довольно сложно отличить принадлежащие кластеру звезды от фоновых, поэтому исследователи создали специальный алгоритм, выделяющий звезды хвостов на основе направлений их движения, скоростей и возрастов. Он позволил достоверно подтвердить нарушение закона Ньютона в обследованных кластерах.

Простые компьютерные расчеты астрофизиков показали, что данные о распределении звезд хорошо описывают формулы теории МОНД (Модифицированная ньютоновская динамика). Более того, она предсказывает и малое время жизни кластера. Теорию в 1983 году предложил израильский физик М. Мильгром (M. Milgrom).

Модификация состоит в поправках к ньютоновской динамике при малых ускорениях объектов. Теория решает ряд проблем современной космологии, однако ее принятие означало бы изменение базовых понятий. Авторы работы продолжают свои изыскания. Они совершенствуют метод выделения звезд и разрабатывают программу для прямого расчета движения системы многих тел на основе МОНД.

Это исследование вряд ли заставит большинство астрофизиков отвергнуть закон Ньютона. Современная астрофизика, в отличие от классической физики, прекрасно уживается с массой нестыковок и несоответствий. Революционная теория должна будет выстроить астрономические явления в простую и логичную цепь и, более того, обязательно предсказать новые. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)