據New Atlas報導，天體物理學家在星團中觀察到了一些令人困惑的行為，這些行為似乎違背了我們目前對宇宙尺度上的引力的理解。耐人尋味的是，這些觀察結果與另一種引力理論相吻合，該理論可以否定暗物質的必要性。

儘管它後來被愛因斯坦的廣義相對論所取代，但作為對宇宙大尺度結構和運動的解釋，牛頓的萬有引力定律仍然相當有效。但是現在，新的觀察結果與這些目前被接受的模型並不完全相符。

一個國際天體物理學家小組一直在研究開放星團，其中包含成千上萬顆從大型塵埃和氣體雲中誕生的年輕恆星。這些星團在溶解之前有一個相對較短的壽命，因為這些恆星漂移成兩條“尾巴” – 一個在星團的前面，一個在後面。

“根據牛頓的萬有引力定律，一顆失落的恆星最終出現在哪條尾巴上是一個機會問題，”該研究的共同作者Jan Pflamm-Altenburg博士說。“所以兩條’尾巴’應該包含大約相同數量的恆星。然而，在我們的工作中，我們能夠首次證明這不是真的：在我們研究的星團中，前尾部總是比後尾部在星團附近包含明顯更多的恆星。”

在過去，確定一個星團的哪些恆星屬於哪條“尾巴”是很棘手的，但新研究的研究人員開發了一種方法來做到這一點。他們稱之為Jerabkova-緊湊轉換點（CCP）方法，並將其應用於由蓋亞任務等調查收集的四個開放星團的數據。令他們驚訝的是，他們發現在所有四個星團中，前部的尾巴比後部的尾巴有更多的恆星，這顯然是與牛頓定律相矛盾的。

因此，研究小組隨後根據一種不同的假設，即所謂的修正的牛頓動力學（MOND），模擬了這些星團中恆星的運動。從本質上講，這個模型表明，在低加速度下，重力的影響比牛頓定律中的要強。而耐人尋味的是，這個模型的預測與觀測結果非常吻合。

“簡單地說，根據MOND，恆星可以通過兩個不同的門離開一個星團，”該研究的第一作者Pavel Kroupa教授說。“一個通往後方的’潮汐’尾巴，另一個通往前方。然而，第一道門要比第二道門窄得多–因此，一顆恆星通過它離開星團的可能性較小。另一方面，牛頓的引力理論預測，兩個門應該是相同的寬度。”

這並不是MOND模型更適合現實世界觀測的唯一方式。附近星系中的星團被發現比牛頓定律預測的溶解速度更快–但這將是MOND的一個自然副產品。

MOND的另一個主要含義可能會動搖我們所知道的天體物理學理論–如果它是真的，那麼暗物質就不會存在。這種神秘的物質是在20世紀30年代被提出來的，用來解釋觀察到的恆星和星系運動的差異，這些恆星和星係被認為對它們明顯包含的質量來說移動得太快了。暗物質通過增加大量不可見的質量來填補這一空白，從那時起，科學家們一直在尋找這一空白。幾十年來，旨在探測暗物質粒子的實驗都沒有結果。

儘管如此，暗物質仍然是主流理論，因為它很好地解釋了許多觀察到的宇宙特徵，而且有很多其他證據表明它的存在。儘管有其他觀察證據支持MOND，但它仍然是一個邊緣假說，並沒有被科學界廣泛接受。

這項新研究的研究人員目前正在探索其他方法，以產生更精確的模擬，然後將其應用於其他天體，以找到更多支持或反對MOND的證據。

該研究發表在《皇家天文學會月刊》上。