Изображение предоставлено: CC0 Public Domain
Широкие двойные звезды как прямой ключ к пониманию природы гравитации при низких ускорениях менее 1 нанометра в секунду в квадрате вызывают горячие споры. Природа гравитации при таких малых ускорениях имеет первостепенное значение, поскольку с ней неразрывно связаны концепции темной материи, гравитационной динамики астрофизических систем и фундаментальных теорий физики и космологии.
Например, отклонение от ожиданий Ньютона при таком низком ускорении потребовало бы модификации или расширения общей теории относительности Эйнштейна, несмотря на любые успехи за пределами диапазона низких ускорений.
Два недавних независимых исследования под руководством Кю-Хён Че и Ксавье Эрнандеса утверждают, что статистические свойства расширенных двойных звезд отклоняются от ньютоновских ожиданий, основанных на последней базе данных Европейского космического агентства Gaia. Это согласуется с предсказаниями модифицированных гравитационных теорий в рамках новой теоретической основы модифицированной ньютоновской динамики (МОНД, иногда называемой динамикой Милгрома), представленной 40 лет назад Мордехаем (Моти) Милгромом.
Коллапс ньютоновской гравитации при низком ускорении будет означать научную революцию, последствия которой будут неизмеримо далеко идущими. Из-за этой важности и принимая во внимание другие несогласные утверждения, Че провел новый анализ, чтобы ответить на все поднятые до сих пор вопросы, особенно на проблемы, связанные с конкретной гравитационной аномалией с низким ускорением, которую он сам определил.
Для этого Че рассмотрел широкий диапазон выборок, учитывающий различные фракции иерархических систем, в которых двойная звезда имеет невидимую, вложенную внутреннюю двойную звезду. Он также использовал различные методы, которые по существу охватывают все методы, опубликованные на сегодняшний день, включая метод, используемый некоторыми исследователями для аргументации против гравитационной аномалии.
Исследование было опубликовано 9 сентября 2024 года в Astrophysical Journal. «В какой-то степени я был обязан выполнить эту новую работу перед научным сообществом. «Мне пришлось прояснить вопросы и проблемы, возникающие в связи с моим заявленным выводом, и объяснить причины различных утверждений других людей», — говорит Че.
Че обнаружил, что все методы дают одинаковые результаты на разных образцах. Масштабы гравитационной аномалии, впервые обнаруженной в прошлом году, кажутся значительными.
Че говорит: «В данных четко видна гравитационная аномалия. Вы не можете их удалить. Многие ученые озадачены тем, почему гравитация увеличивается примерно на 40%, когда внутреннее ускорение между парами звезд, вращающимися по орбитам, составляет менее 0,1 нанометра в секунду в квадрате. Однако наличие и степень гравитационной аномалии на самом деле были предсказаны динамикой МОНД или Милгрома».
Подобно закону гравитации Ньютона и общей теории относительности Эйнштейна, МОНД удовлетворяет универсальности свободного падения (также называемому принципом слабой эквивалентности), впервые предложенному Галилео Галилеем в ходе экспериментов в Пизанской башне.
Ньютон и Эйнштейн идут еще дальше и принимают (бессознательно или сознательно) сильный принцип эквивалентности, согласно которому внутренняя динамика гравитационной системы, свободно находящейся под почти постоянным внешним полем, не зависит от внешнего поля. Напротив, МОНД не постулирует строгий принцип эквивалентности и рассматривает теоретические возможности, свободные от него.
Таким образом, хотя широкие двойные звезды, свободно лежащие под внешним полем Млечного Пути, согласно теориям Ньютона и Эйнштейна, должны подчиняться законам Кеплера, МОНД предсказывает, что внутреннее движение широких двойных звезд отклоняется от предсказания Ньютона-Эйнштейна на степень, на которую определяется силой внешнего поля Млечного Пути, равной примерно 0,2 нанометра в секунду в квадрате. Это около 40%, согласно новому исследованию, которое согласуется с предыдущими результатами.
Хотя эти последовательные результаты впечатляют, чтобы превратить сообщенную гравитационную аномалию в настоящий научный факт, необходимо неограниченное количество воспроизведений и подтверждений. Кроме того, сообщаемые гравитационные аномалии необходимо постоянно лучше охарактеризовать, чтобы обеспечить полезные ограничения для теорий.
Исследователи обращают свое внимание на новые данные и более эффективные методы для этой цели. В частности, существующие результаты исследований были получены только с использованием проецируемых на небо поперечных скоростей звезд, поскольку компоненты лучевой скорости еще не были точно измерены. Исследователи, в том числе Че, рассматривают новые измерения лучевых скоростей звезд.
Другое исследование, ведущим автором которого выступил Эрнандес, было опубликовано в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».
Информация от: Университетом Седжон
