Παλιρροϊκές ουρές σε ανοιχτά αστρικά σμήνη – Μέρος Β

Όπως είδαμε στο πρώτο μέρος, τα ανοιχτά σμήνη είναι αρκετά περίπλοκες ομάδες αστεριών. Όχι μόνον τα αστέρια τους μειώνονται σε αριθμό λόγω της φυσικής εξάντλησης των καυσίμων τους, αλλά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και συντάσσονται σε “ουρές”. Επιπλέον, το κέντρο των γαλαξιών στους οποίους ανήκουν τα κάνει να μαζεύονται προς τα μέσα ή να απλώνονται προς τα έξω όπως η θάλασσα στις παλίρροιες.

Στο πολυπαραγοντικό αυτό ζήτημα, ερευνητές έκαναν μία στατιστική μελέτη των παλιρροϊκών ουρών των αστρικών σμηνών που εντοπίζονται κοντά στη Γη. Μέτρησαν τον αριθμό των αστεριών-μελών στις ουρές τους με σκοπό να εξετάσουν τη βαρύτητα που νιώθουν οι προπορευόμενες ουρές (leading tidal tails) αλλά και αυτές που ακολουθούν (trailing tidal tails). Η απογραφή κάθε αστεριού είναι ιδιαίτερα σημαντική, αφού δηλώνει το πόσο δυνατή είναι η βαρυτική έλξη που νιώθει από το κέντρο του γαλαξία (μιας και εκεί είναι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του γαλαξία). Η δύναμη της βαρύτητας με τη σειρά της μας δείχνει το φυσικό νόμο που διέπει την αλληλεπίδραση των σμηνών με το κέντρο του γαλαξία. Βιαστικά ίσως θα υποθέταμε ότι τα αστέρια είναι περίπου ίσα σε αριθμό μπρος και πίσω του κάθε σμήνους. Η βαρύτητα λογικώς θα οδηγούσε σε μία ισορροπία στις δύο μεριές της κάθε πυκνής συστάδας αστεριών όπως τα αστρικά σμήνη.

Για μία ακόμη φορά όμως η επιστήμη μας εξέπληξε. Φαίνεται ότι τα αστέρια των αστρικών σμηνών προτιμούν τις μπροστινές θέσεις! Μάλλον, η θέα στις στροφές της τροχιάς τους είναι εκθαμβωτική! Εφευρίσκοντας νέες μεθόδους για τη μέτρηση του μήκους κάθε ουράς, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τα δεδομένα από τον ευρωπαϊκό δορυφόρο Gaia. Μην ξεχνάμε ότι το Gaia έχει δει περίπου 1 δις αστέρια, όλα κομμάτια της Γαλάκτιας Οδού. Υπολογίζεται ότι όλα τα αστέρια του Γαλαξία είναι πάνω από 100 δις.

Γιατί άραγε να συμβαίνει αυτό; Για ποιόν λόγο τα ανοιχτά αστρικά σμήνη έχουν ασύμμετρες ουρές; Γιατί τα αστέρια στη “μύτη” του σμήνους είναι περισσότερα από αυτά στη “πλάτη” του; Πιθανές εξηγήσεις είναι οι αστρικές συγκρούσεις με άλλα σμήνη στο “τράφικ” του γαλαξία. Εξάλλου έχει τόσο κόσμο στη γαλαξιακή κίνηση, που όντως υπάρχει περίπτωση δύο αστρικά σμήνη να τρακάρουν ή να χτυπήσουν πλαγιομετωπικά και να προκαλέσουν απώλειες στους πληθυσμούς τους. 

Μήπως η σκοτεινή ύλη να είναι ο λόγος της ανισότητας των αστρικών πληθυσμών; Μήπως σκοτεινά σωματίδια που δεν μπορούμε να τα δούμε με τα τηλεσκόπια μας να προκαλούν ανακατατάξεις και υπεραριθμίες στα αστρικά συστήματα;

Σε μία εναλλακτική ματιά των ανοιχτών σμηνών, ερευνητές εφάρμοσαν την τροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική θεωρία ή αλλιώς τη δυναμική του Μίλγκομ. Σύμφωνα με αυτήν, δίχως να υποθέσουν την ύπαρξη της σκοτεινή ύλης, όταν ένα σύστημα που διέπεται από τη βαρύτητα (πχ. Ήλιος-Γη, ή ένα οποιοδήποτε αστρικό σμήνος – κέντρο του γαλαξία) και η επιτάχυνση που νιώθει το μικρότερο σώμα είναι χαμηλότερη από τη σταθερά a₀ = 1.2 x 10^-10 m/s², τότε ο νόμος δύναμης και οι νόμοι κίνησης αλλάζουν. Μαθηματικά αυτό σημαίνει ότι στις πολύ χαμηλές επιταχύνσεις, δεν ισχύει ο 2ος νόμος του Νεύτωνα.

Βασικά, οι ερευνητές κατάλαβαν ότι τα αστρικά σμήνη χάνουν ένα μεγάλο ποσοστό από τα μέλη-αστέρια τους στα πρώτα 50 εκατομμύρια χρόνια της συνολική ζωής του (500,000,000 χρ. περίπου). Παίρνει περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια για ένα ανοιχτό σμήνος να διαλυθεί εντελώς. Οι αριθμοί εμπεριέχουν ένα ποσοστό λάθους αλλά αυτή είναι η μοίρα όλων των ανοιχτών σμηνών που έχουν μία πιο διάχυτη κατανομή των αστεριών τους, σε σχέση με τα σφαιρωτά που είναι πιο μαζεμένα και πιο συμπαγή.

Διαφαίνεται επομένως ότι η δυναμική του Μίλγκρομ είναι έγκυρη και στην κλίμακα των αστρικών σμηνών. Αυτό φυσικά δείχνει μία πολλά υποσχόμενη πρόβλεψη της θεωρίας που τα μαθηματικά του Νεύτωνα δεν μπορούσαν να εξηγήσουν. Εάν πράγματι οι βαρυτικοί νόμοι αλλάζουν με την κλίμακα του συστήματος που μελετάμε, τότε η κατανόηση μας έχει προχωρήσει και οι γνώσεις μας στην αστροφυσική συνεχίζουν να μεγαλώνουν. Σε ένα τόσο δύσκολο ζήτημα, είναι απαραίτητο να καταλάβουμε ότι τα αστρικά σμήνη δεν είναι απομονωμένα σε μία απομακρυσμένη γωνία του σύμπαντος, χωρίς καμία αλληλεπίδραση με το περιβάλλον, αλλά αποτελούν σημαντικά κομμάτια σε ένα σύνθετο σύστημα όπως ο Γαλαξίας μας. Σε διαφορετική περίπτωση, τα μαθηματικά του Νεύτωνα θα άφηναν ανοιχτά ερωτήματα και οι ασύμμετρες ουρές δε θα ήταν εύκολα εξηγήσιμες.

Βιβλιογραφία

1. Asymmetrical tidal tails of open star clusters: stars crossing their cluster’s práh† challenge Newtonian gravitation 
2. Tidal tails of nearby open clusters I. Mapping with Gaia DR3