Bisher war es fast unmöglich, unter den Millionen von Sternen in der Nähe eines Haufens diejenigen zu bestimmen, die zu seinen Schweifen gehören. Dazu müssen Sie Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Alter jedes dieser Objekte betrachten.
Ein internationales Team von Astrophysikern hat bei der Analyse bestimmter Sternhaufen eine rätselhafte Entdeckung gemacht, eine Herausforderung Newtonsche Gravitationsgesetze. Die Beobachtungen stimmen jedoch mit den Vorhersagen der alternativen Gravitationstheorie überein. Dies ist jedoch unter Experten umstritten.
Die sogenannten offenen Sternhaufen waren ein Studienthema für Wissenschaftler. Diese werden erstellt, wenn eine große Gaswolke, das Tausende von Sternen enthält, bringt schnell Sterne hervor. Die Überreste der Gaswolke werden weggeblasen, wenn die kosmischen Ankünfte „zünden“. Während dieses Vorgangs wächst der Cluster erheblich. Dadurch ergibt sich eine lockere Konstellation von einigen Dutzend bis einigen Tausend Sternen. Der Cluster wird durch die schwachen Gravitationskräfte zwischen ihnen zusammengehalten.
Prof. Dr. Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn sagte: „In den meisten Fällen offen Sternhaufen überleben nur wenige hundert Millionen Jahre, bevor sie sich auflösen. Dabei verlieren sie regelmäßig Sterne, die sich in zwei sogenannten „Gezeitenschweifen“ ansammeln. Einer dieser Schweife wird hinter dem Haufen gezogen, während er durch den Weltraum reist. Der andere hingegen geht wie eine Speerspitze voran.“
Dr. Jan Pflamm-Altenburg vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik sagte: „Nach den Newtonschen Gravitationsgesetzen ist es eine Frage des Zufalls, in welchem der Schweife ein verlorener Stern landet. Beide Schwänze sollten also ungefähr die gleiche Anzahl von Sternen enthalten. Allerdings konnten wir in unserer Arbeit erstmals beweisen, dass dem nicht so ist: In den von uns untersuchten Haufen enthält der vordere Schweif immer deutlich mehr Sterne in der Nähe als der hintere Schweif.“
© Grafik: AG Kroupa/Uni Bonn
Durch die Entwicklung einer neuen Methode konnten Wissenschaftler eine Methode entwickeln, mit der sie erstmals die Sterne in den Schweifen genau zählen konnte.
Dr. Tereza Jerabkova, eine Co-Autorin des Papiers, sagte: „Bisher wurden fünf offene Cluster in unserer Nähe untersucht, davon vier von uns. Als wir alle Daten analysierten, stießen wir auf einen Widerspruch zur aktuellen Theorie. Dafür waren die sehr genauen Vermessungsdaten der ESA-Weltraummission Gaia unverzichtbar.“
Kroupa sagte, „Die Beobachtungsdaten passen dagegen viel besser zu einer Theorie, die in Fachkreisen unter dem Akronym MOND („Modified Newtonian Dynamics“) bekannt ist. Einfach gesagt können Sterne laut MOND einen Cluster durch zwei verschiedene Türen verlassen. Einer führt zum hinteren Gezeitenschweif, der andere nach vorne. Der erste ist jedoch viel schmaler als der zweite – es ist also weniger wahrscheinlich, dass ein Stern den Haufen durch ihn verlässt. Newtons Gravitationstheorie hingegen sagt voraus, dass beide Türen gleich breit sein sollten.“
Dr. Ingo Thies, der maßgeblich an den entsprechenden Simulationen beteiligt war sagte, „Die Ergebnisse stimmen erstaunlich gut mit den Beobachtungen überein. Allerdings mussten wir auf relativ einfache Rechenverfahren zurückgreifen. Uns fehlen die mathematischen Werkzeuge für detailliertere Analysen von modifizierten Newtonsche Dynamik"
„Dennoch stimmten die Simulationen auch in anderer Hinsicht mit den Beobachtungen überein: Sie sagten voraus, wie lange offene Sternhaufen typischerweise überleben sollten. Und diese Zeitspanne ist deutlich kürzer als nach den Newtonschen Gesetzen zu erwarten. Dies erklärt ein seit langem bekanntes Rätsel. Sternhaufen in nahen Galaxien scheinen nämlich schneller zu verschwinden, als sie sollten.“
Journal Referenz:
- Pavel Kroupa et al. Asymmetrische Gezeitenschweife offener Sternhaufen: Sterne, die den Práh† ihres Haufens überqueren, fordern die Newtonsche Gravitation heraus. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. DOI: 10.1093/mnras/stac2563
