根據近日發表的一項新研究，某些星團似乎沒有遵循目前對艾薩克·牛頓的萬有引力定律的理解。這項研究發表在《皇家天文學會月刊》上，分析了疏散星團，這些星團是在一個巨大的氣體雲中，在短時間內誕生成千上萬的恆星時形成的。

隨著恆星的誕生，它們吹走了氣體雲的殘餘部分，導致星團膨脹，並形成一個由幾十到幾千顆恆星組成的鬆散陣型，被微弱的引力固定在一起。

隨著星團的溶解，恆星積聚在兩個“潮汐尾巴”上：一個被拉到星團後面，另一個被推到前面。

波恩大學亥姆霍茲輻射與核物理研究所的Jan Pflamm-Altenburg博士解釋說：“根據牛頓的萬有引力定律，一顆丟失的恆星最終會出現在哪條尾巴上，這是一個機會問題。因此，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，前尾部總是包含比後尾部明顯更多的星團附近的恆星。”

論文的共同作者Tereza Jerabkova博士解釋說，要確定哪些恆星屬於哪條尾巴是非常困難的。

Jerabkova說：“要做到這一點，你必須看看這些天體中每一個的速度、運動方向和年齡。”他設法開發了一種方法，首次利用歐洲航天局蓋亞任務的數據準確地計算了這些恆星。

當研究人員查看這些數據時，他們發現這些數據不符合牛頓的重力定律，反而更符合一種叫做修正的牛頓動力學（MOND）的替代理論。

“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，”亥姆霍茲輻射與核物理研究所的Pavel Kroupa 教授博士解釋說。“一個通向後方的潮汐尾巴，另一個通向前方。然而，第一條比第二條窄得多–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。”

研究人員模擬了根據MOND理論預期的恆星分佈，發現它與他們在蓋亞任務的數據中觀察到的情況很吻合。

在模擬中發揮了關鍵作用的Ingo Thies博士解釋說，研究人員在研究中需要依靠相對簡單的計算方法，因為目前還沒有數學工具來對MOND理論進行更詳細的分析。

模擬結果也與蓋亞數據相吻合，即星團通常存活多長時間，這比根據牛頓定律的預期要短得多。

Kroupa說：“這解釋了一個長期以來一直為人所知的謎團。也就是說，附近星系中的星團似乎比它們應該消失的更快。”

MOND理論是有爭議的，因為對牛頓引力定律的修改將對物理學的其他領域也有深遠的影響，儘管它們將解決宇宙學面臨的許多問題。

來自波恩大學的團隊現在正在研究新的數學方法，以創建更精確的模擬。

來自布拉格查爾斯大學、歐洲南方天文台（ESO）、斯特拉斯堡天文台、歐洲空間研究與技術中心（ESTEC）、伊朗基礎科學高級研究所（IASBS）、中國科技大學、拉古納大學和劍橋大學的科學家們也參加了這項研究。