研究人员称，低加速度下重力异常的新测量结果有利于修正重力

Josiah02 · 发表于 2024-9-11 20:28:07

宽双星作为在低于约 1 纳米/平方秒的低加速度下引力性质的直接探测器，一直备受争议。如此低的加速度下的引力性质至关重要，因为暗物质的概念、天体物理系统的引力动力学、物理学和宇宙学的基本理论都与之密不可分。
例如，在如此低的加速度下偏离牛顿预期将需要修改或扩展爱因斯坦的广义相对论，尽管其在低加速度范围之外取得了成功。
由 Kyu-Hyun Chae 和 Xavier Hernandez 领导的两项最新独立研究表明，基于欧洲航天局最新的盖亚数据库，宽双星的统计特性与牛顿预期存在偏差，这与 40 年前由 Mordehai (Moti) Milgrom 提出的称为修正牛顿动力学（MOND，有时也称为 Milgrom 动力学）的新理论框架下修正引力理论的预测一致。
低加速度下牛顿引力的失效意味着一场科学革命，其影响深远无比。鉴于这一重要性，并考虑到其他不同的说法，Chae 进行了一项新的分析，以解决迄今为止提出的所有问题，特别是对他自己获得的特定低加速度引力异常的挑战。
为此，Chae 考虑了全范围的样本，允许各种分数的分层系统，其中二进制具有看不见的嵌套内部二进制，并且应用了各种方法，基本上涵盖了迄今为止发表的所有方法，包括一些研究人员用来反对引力异常的方法。
该研究于 2024 年 9 月 9 日发表在《天体物理学杂志》上。Chae 说：“在某种程度上，开展这项新工作是我对科学界的义务。我必须澄清对我声称的结论提出的问题和挑战，并解释其他人提出不同主张的原因。”
Chae 发现，所有方法对各种样本都得出了一致的结果。去年首次发现的重力异常的幅度似乎很稳定。
Chae 表示：“引力异常明显地印刻在数据中。无法消除它。许多科学家不明白，当绕行恒星对之间的内部加速度小于约 0.1 纳米/平方秒时，引力为何会增加约 40%。然而，引力异常的存在和程度实际上是由 MOND 或米尔格罗姆动力学预测到的。”
与牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论一样，MOND 满足自由落体普遍性（也称为弱等效原理），据了解，该原理是由伽利略·伽利莱通过比萨斜塔实验首次提出的。
牛顿和爱因斯坦更进一步，（有意或无意地）采用了强等效原理，根据该原理，在几乎恒定的外部场下自由落体的引力系统的内部动力学不受外部场的影响。相比之下，MOND 并没有假设强等效原理，而是考虑了不受该原理影响的理论可能性。
因此，尽管根据牛顿和爱因斯坦的理论，自由落入银河系外部场的宽双星预计会遵循开普勒定律，但 MOND 预测宽双星内部运动与牛顿-爱因斯坦预测的偏差程度与银河系外部场强决定的偏差程度相当，约为每平方秒 0.2 纳米。新研究测量的偏差约为 40%，与之前的结果一致。
虽然这些一致的结果引人注目，但要使报道的重力异常成为真正的科学事实，还需要进行无数次的复制和确认。此外，还必须不断更好地描述报道的重力异常，以便为理论提供有用的约束。
研究人员的眼光集中在新数据和更好的方法上。特别是，现有的研究结果仅基于恒星在天空中的横向速度投影，因为视线速度分量尚未精确测量。包括 Chae 在内的研究人员正在考虑对恒星视线速度进行新的测量。
另一项研究由埃尔南德斯作为主要作者，发表在《皇家天文学会月刊》上。

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