اكتشاف علامات مذهلة لانهيار قوانين الجاذبية في النجوم التوأم: ScienceAlert

في عام 1859، اكتشف عالم الفلك والرياضيات الفرنسي أوربان لو فيرييه اكتشفت شيئا غريبا: انحرف عطارد في رقصته حول الشمس، متحديًا المبادرة المنظمة التي تنبأ بها الفيزياء النيوتونية.

لا يمكن تفسير هذا الشذوذ الغريب من خلال وجود كواكب مجهولة تسحب مدار عطارد؛ فقط من خلال النظرية النسبية العامة التي وضعها الفيزيائي ألبرت أينشتاين عام 1915، والتي تصف كيف تخلق الجاذبية منحنيات في نسيج الزمكان.

ظلت نظرية أينشتاين العامة قوية طوال القرن منذ ذلك الحين، ولكن هناك بعض الأشياء حول الكون التي لا يستطيع نموذجه المذهل تفسيرها. فهي تتحلل في مراكز الثقوب السوداء وفي فجر الكون، على سبيل المثال، ولا تتناسب بسهولة مع ميكانيكا الكم، مما دفع بعض علماء الفيزياء إلى يأخذ التفكير البديل حول كيفية عمل الجاذبية.

في حين أن هذه الأفكار لا تزال نظريات هامشية، فإن اكتشاف شذوذات الجاذبية في النجوم التوأم المنفصلة على نطاق واسع وبتسارع منخفض للغاية يمثل مرة أخرى تحديًا لنظرية أينشتاين العامة.

وفي دراسة جديدة، قام عالم الفيزياء الفلكية كيو هيون تشاي من جامعة سيجونج في كوريا بتحليل ما يقرب من 2500 نجم واسع النطاق. أنظمة النجوم الثنائية تم رصدها بواسطة تلسكوب غايا الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وتوصلت إلى نتيجة مفادها أن الجاذبية القياسية تنهار عند نقاط معينة داخلها.

أبلغ تشاي لأول مرة عن اكتشاف شذوذ في الجاذبية في منتصف عام 2023 في دراسة للحركات المدارية للثنائيات الواسعة، كانت الشذوذات التي اعتقد أنها تمثل دليلاً على نظرية واحدة للجاذبية المعدلة، تسمى ديناميات نيوتن المعدلة (موند).

ومع ذلك، اختلف بعض الفيزيائيين و اقترح بدلا من ذلك كانت عينته “ملوثة” بسبب رفاقه المقربين الذين لم يتم اكتشافهم في أنظمة النجوم الثنائية. وبعبارة أخرى، فإن التسارعات الأكبر من المتوقع التي لاحظها تشاي في بعض الثنائيات الواسعة كانت على الأرجح نتيجة لتأثير المتطفلين الموجودين في الظلال التي أخطأها تشاي.

لذلك سعى الفيزيائي في جامعة سيجونج إلى اختبار أساليبه مرة أخرى في مجموعة فرعية أصغر حجمًا من النجوم الثنائية “النقية”. وجد تشاي أن النجوم التوأم التي تدور حول بعضها البعض كانت تتصرف بشكل متسق مع ديناميكيات نيوتن الكلاسيكية، لذلك لا توجد مشاكل هنا.

لكن يبدو أن النجوم الثنائية التي يفصل بينها أكثر من 2000 وحدة فلكية تحصل على “زيادة” في السرعة عند التسارعات المنخفضة، وهو ما يتعارض مع ما تتنبأ به الميكانيكا الكلاسيكية، وبغض النظر عما إذا كانت المادة المظلمة الافتراضية قد تم تضمينها في النماذج أم لا.

“يشير هذا الشذوذ في الجاذبية إلى انهيار منخفض التسارع لكل من ديناميكيات نيوتن والنسبية العامة، وبالتالي له آثار هائلة على الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات والفيزياء الأساسية”. يكتب في ورقته الجديدة.

“وبالتالي، لا يمكن للمرء أن يبالغ في التأكيد على أهمية تأكيد الشذوذ المزعوم من خلال أكبر عدد ممكن من الدراسات المستقلة.”

في حين أن دراستين أجراهما نفس الباحث تبعدان سنوات ضوئية عن نظرية التحقق المستقلة التي تقلب النتائج، يعتقد تشاي أن أساليبه قوية. على الرغم من انه لا يعترف أن التفسيرات النظرية للشذوذ المبلغ عنه “مفتوحة على مصراعيها”.

ومع ذلك، فهو يصنع أيضًا بعض المطالبات الكبيرة في ورقته البحثية مثل “يبدو أن نموذج المادة المظلمة محكوم عليه الآن بالتخلي عنه” وأن “علم الكون القياسي القائم على النسبية العامة يبدو أنه لم يعد صالحًا، حتى من حيث المبدأ”.

تحتاج هذه الأنواع من الادعاءات إلى أدلة قوية بشكل يبعث على السخرية لدعمها، وتكرارها عدة مرات. لا شك أن ورقة تشاي ستخضع للتدقيق الدقيق من قبل أقرانه. ومع ذلك، في مثل هذه النتائج قد نجد طريقة لسد فجواتنا في المعرفة حول أسرار الجاذبية المتبقية.

“إن الدليل على زيادة الجاذبية في نظام التسارع المنخفض أصبح الآن واضحًا بما فيه الكفاية،” تشي يكتب“على الرغم من أن المجتمع العلمي يجب أن يستمر في جمع المزيد من الأدلة من الملاحظات المستقبلية.”

وقد نشرت الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية.