|
Новые измерения гравитационной аномалии
|
|
|
|
Широкие двойные звезды, как прямое исследование природы гравитации при низком ускорении, более слабом, чем 1 нанометр в секунду в квадрате, стали предметом горячих дискуссий. Природа гравитации при таком низком ускорении имеет первостепенное значение, поскольку концепция темной материи, гравитационная динамика астрофизических систем, фундаментальные теории физики и космологии - все это неразрывно связано с ней.
|
|
|
|
Например, отклонение от ньютоновских ожиданий при таком низком ускорении потребовало бы модификации или расширения общей теории относительности Эйнштейна, несмотря на все ее успехи за пределами режима низкого ускорения.
|
|
|
|
Два недавних независимых исследования, проведенных Кю-Хен Чэ и Ксавьером Эрнандесом, утверждают, что статистические свойства больших двойных звезд, основанные на последней базе данных Европейского космического агентства Gaia, отклоняются от ньютоновских ожиданий, что согласуется с предсказаниями модифицированных теорий гравитации в рамках новой теоретической основы, называемой модифицированной ньютоновской динамикой (MOND, иногда называемой как Milgromian dynamics), представленный 40 лет назад Мордехаем (Моти) Милгромом.
|
|
|
|
Разрушение ньютоновской системы тяготения при низком ускорении означало бы научную революцию, последствия которой имеют неизмеримо большие последствия. Учитывая важность этого и принимая во внимание другие противоречивые утверждения, Чэ провел новый анализ, чтобы решить все вопросы, поднятые до сих пор, в частности, проблемы, связанные с конкретной гравитационной аномалией с низким ускорением, обнаруженной им самим.
|
|
|
Для этого Чэ рассмотрел полный спектр выборок, допуская различные фракции иерархических систем, в которых двоичная система имеет невидимую вложенную внутреннюю двоичную систему, и применил различные методы, которые охватывают практически все методы, опубликованные до сих пор, включая метод, используемый некоторыми исследователями для борьбы с гравитационной аномалией.
|
|
|
|
Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal 9 сентября 2024 года. "В какой-то степени я был обязан научному сообществу провести эту новую работу. Мне пришлось прояснить вопросы и затруднения, связанные с моим заявленным выводом, и объяснить причины расхождений в заявлениях других исследователей", - говорит Чэ.
|
|
|
|
Чэ обнаружил, что все методы с различными образцами дают согласованные результаты. Величина гравитационной аномалии, впервые выявленной в прошлом году, выглядит достоверной.
|
|
|
|
Чэ говорит: "Гравитационная аномалия четко зафиксирована в данных. Ее невозможно удалить. Для многих ученых остается загадкой, почему гравитация увеличивается примерно на 40%, когда внутреннее ускорение между парой звезд, вращающихся по орбитам, меньше примерно 0,1 нанометра в секунду в квадрате. Однако наличие и степень гравитационной аномалии были фактически предсказаны MOND или Milgromian dynamics."
|
|
|
|
Подобно универсальному закону всемирного тяготения Ньютона и общей теории относительности Эйнштейна, MOND удовлетворяет универсальности свободного падения (также известному как принцип слабой эквивалентности), который, как известно, был впервые предложен Галилео Галилеем в ходе экспериментов на Пизанской башне.
|
|
|
|
Ньютон и Эйнштейн пошли еще дальше и приняли (неосознанно или осознанно) принцип строгой эквивалентности, согласно которому внешнее поле не влияет на внутреннюю динамику гравитационной системы, свободно падающей под действием почти постоянного внешнего поля. В отличие от этого, MOND не постулирует строгого принципа эквивалентности и рассматривает теоретические возможности, свободные от него.
|
|
|
|
Таким образом, в то время как широкие двойные системы, свободно падающие во внешнем поле Млечного Пути, как ожидается, подчиняются законам Кеплера в соответствии с теориями Ньютона и Эйнштейна, MOND предсказывает, что внутреннее движение широкой двойной системы отклоняется от предсказания Ньютона-Эйнштейна на величину, определяемую напряженностью внешнего поля Млечного Пути, примерно на 0,2 нанометра в секунду в квадрате. Это составляет около 40%, согласно результатам нового исследования, что согласуется с предыдущими результатами.
|
|
|
|
Несмотря на то, что эти непротиворечивые результаты впечатляют, необходимо неограниченное количество воспроизведений и подтверждений, чтобы заявленная гравитационная аномалия стала настоящим научным фактом. Кроме того, заявленная гравитационная аномалия должна постоянно совершенствоваться, чтобы обеспечить полезные ограничения для теорий.
|
|
|
|
Внимание исследователей сосредоточено на новых данных и более совершенных методологиях для достижения этой цели. В частности, существующие результаты исследований были получены только с учетом поперечных скоростей звезд, проецируемых на небо, поскольку компоненты скорости в луче прямой видимости еще не были точно измерены. Исследователи, в том числе Чэ, рассматривают возможность проведения новых измерений лучевых скоростей звезд.
|
|
|
|
Другое исследование, в котором Эрнандес является ведущим автором, было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
|
|
|
|
Источник
|
