毕宿星团（粉色）在著名的星座（绿色）中盘旋在天空中。该星团是一项有争议的新研究的中心，该研究提出了牛顿引力理论的替代方案。（图片：ESA/Gaia/DPAC，CC BY-SA 3.0）

观察我们银河系中星团的天文学家发现了有争议的证据，这些证据挑战了牛顿引力定律，并可能颠覆我们对宇宙的理解。这一令人费解的发现可能支持一个，完全消除暗物质的有争议的想法。

研究人员通过观察大星系中的松散星团，或由数百颗恒星组成的松散星团，发现了这一证据。开放星团的前后都有恒星轨迹，称为“潮汐尾”。研究人员的观察表明，这类星团在整个太空旅行方向上的恒星数量，要比在后面的多得多。这就对牛顿万有引力定律提出了质疑，该定律认为，两个潮汐尾部的恒星数量应该相同。

波恩大学的天体物理学家帕维尔·克鲁帕告诉《生活科学》：“这非常重要，将会产生巨大的影响。”

克鲁帕是10月26日发表在《皇家天文学会月刊》上的一项研究的主要作者，该研究认为，这些观测结果是修正牛顿动力学（MOND）的证据，这是牛顿普遍接受的万有引力定律的另一种引力理论。

克鲁帕说，恒星的这种不均匀分布是显而易见的，但还不足以让任何一种暗物质（一种被认为对宇宙可见物质产生强大引力的无形物质）参与其中。

“这基本上改变了游戏规则，”他说。“这破坏了所有关于星系和宇宙学（假设暗物质和牛顿引力）的工作。

暗物质？

1687年发表的伊萨克·牛顿的万有引力定律指出，宇宙中的每一个粒子都以与其质量成正比、与距离的平方成反比的力相互吸引。阿尔伯特·爱因斯坦后来将这一定律纳入了他的广义相对论，并于1915年发表。

但克鲁帕表示，在牛顿和爱因斯坦的时代，天文学家甚至不知道星系的存在，因此开发了MOND以使其与观测结果保持同步。

MOND也被称为米尔格罗姆动力学（Milgromian dynamics），得名于20世纪80年代早期开发的天体物理学家莫德海·米格罗姆，他认为常规的牛顿动力学不适用于非常大的星系和星系团，尽管大多数天体物理学家认为它们适用。

克鲁帕说，MOND的主要后果是暗物质不存在——这是大多数天体物理学家都不认同的观点。“大多数科学家完全拒绝莫德海，”他说。“许多严肃的科学家并不认为Mond是严肃的，因此他们不会考虑研究它。”

恒星星团

在他们的研究中，作者报告了对五个离地球最近的松散星团的观测结果，其中包括毕宿星团，这是一个由数百颗恒星组成的大致球状星团，距离我们的太阳只有150光年。

克鲁帕说，研究人员观察到，所有五个星团中的恒星都聚集在潮汐尾部，而与常规牛顿动力学的最大差异出现在毕宿星团，那里有更好的测量。

观察到的差异加强了MOND的证据，但它们不可能是暗物质隐形作用的结果。

他说，以毕宿星团为例，“我们必须在那里有一团像1000万太阳质量的暗物质”来解释结果。“但这不在数据中。”

他说，未来的研究将使用来自新太空望远镜的更精确的恒星位置数据，例如欧洲航天局的盖亚望远镜。

然而，由于MOND没有被许多科学家广泛接受，这项新研究的发现引起了争议。

法兰克福高等研究所的天体物理学家萨宾·侯森费尔德在一封电子邮件中告诉《生活科学》，她很高兴看到研究人员在研究MOND的引力模拟。

但“正如他们自己承认的那样，他们使用的是一个需要确认的近似计算……[而且]他们还没有量化与数据的差异有多大，”她说。“所以我认为这一论点到底有多好还有待观察。”