El estudio de grandes estrellas gemelas revela nueva evidencia de gravedad modificada a baja aceleración

El estudio de grandes estrellas gemelas revela nueva evidencia de gravedad modificada a baja aceleración

Evidencia directa de gravedad modificada a baja aceleración respaldada por un nuevo estudio de estrellas gemelas masivas

Esta figura muestra el rango de separaciones proyectadas en el cielo correspondientes al rango de transición Newton-MOND en aceleración, las predicciones keplerianas sobre el rango de períodos orbitales para las binarias amplias de Gaia utilizadas en Chae (2023a) y este estudio. Crédito: La revista astrofísica (2024) DOI: 10.3847/1538-4357/ad0ed5

Un nuevo estudio publicado en La revista astrofísica La gravedad estándar revela nueva evidencia de ruptura excéntrica a baja aceleración. Este nuevo estudio refuerza la evidencia de gravedad modificada previamente reportada en 2023 a partir de un análisis de los movimientos orbitales de estrellas binarias muy separadas (o de larga vida) unidas gravitacionalmente, conocidas como binarias anchas.

El nuevo estudio, realizado por Kyu-Hyun Chae, profesor de física y astronomía en la Universidad Sejong en Seúl, Corea del Sur, observó binarios masivos desde el telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea.

Las anomalías gravitacionales reportadas en 2023 a partir del estudio del Che sobre binarios anchos se caracterizan por movimientos orbitales en binarios que experimentan aceleraciones mayores que las predicciones newtonianas cuando la aceleración gravitacional mutua es más débil que aproximadamente 1 nanómetro por segundo y el factor de mejora de la aceleración es aproximadamente 1. Clase inferior a 0,1 nanómetros por segundo.

Debido a que la densidad de materia oscura requerida no está en duda según la dinámica galáctica y las observaciones cosmológicas, esta alta aceleración en sistemas binarios amplios no puede explicarse invocando materia oscura no detectada.

En particular, AQUAL predice la elevada aceleración bajo el efecto del campo externo de la Vía Láctea con teorías de gravedad modificadas del tipo MOND (dinámica newtoniana modificada). El modelo MOND fue sugerido por el físico Mordechai Milgrom, y la teoría AQUAL fue formulada por él y el fallecido físico Jacob Bekenstein hace más de 40 años.

Dado que los sistemas astrofísicos ligados gravitacionalmente, como las galaxias, los cúmulos de galaxias y el Universo, están gobernados por la gravedad, la discontinuidad de la gravedad estándar a baja aceleración tiene profundas implicaciones para la astrofísica y la cosmología. Por lo tanto, no se puede dejar de enfatizar la importancia de confirmar o reproducir las inconsistencias reportadas en tantos estudios independientes como sea posible. Esto llevó al Che a un estudio independiente de vastos binarios, aunque basado en la misma base de datos Gaia.

El nuevo estudio del Che se centró en una muestra limpia de binarias masivas «puras», eliminando todos los sistemas que potencialmente contenían estrellas adicionales no observadas. La motivación es aliviar la carga (y los posibles errores asociados) de calcular los efectos ocultos de la extragravedad y comparar los resultados puros del modelo con resultados anteriores.

El Che seleccionó de manera conservadora 2.463 binarios puros, lo que representa menos del 10% de la muestra utilizada en el estudio anterior. Dado que la fracción esperada de binarios puros en sistemas aparentemente binarios es al menos del 50%, esta fracción baja significa que la selección es bastante estricta.

El Che aplicó dos algoritmos para probar la gravedad a partir de un modelo de binarios puros. En un algoritmo desarrollado originalmente a partir de trabajos anteriores sobre modelos normales o «impuros», utilizaron un método de Monte Carlo para calcular la aceleración cinemática observada (distribución de probabilidad), definida por la velocidad relativa al cuadrado sobre la separación física real. espacio tridimensional, en función de la aceleración gravitacional newtoniana entre las dos estrellas y luego compararla con el futuro newtoniano correspondiente de la aceleración cinemática.

En otro algoritmo adecuado para binarias simples y puras, Chae comparó la distribución observacional de las velocidades relativas proyectadas en el cielo entre dos estrellas con la distribución esperada por Newton para las separaciones proyectadas en el cielo mediante un método de Monte Carlo.

Ambos algoritmos arrojan resultados consistentes que concuerdan bien con las anomalías de gravedad informadas anteriormente. La aceleración o velocidad relativa observada entre dos estrellas satisface naturalmente la gravedad estándar de Newton-Einstein con una separación lo suficientemente pequeña o una aceleración lo suficientemente alta.

Sin embargo, la aceleración o velocidad relativa observada comienza a desviarse de la predicción newtoniana en aproximadamente 2.000 au (unidades astronómicas) y una aceleración de aproximadamente 1 nanómetro por segundo. Luego, un aumento constante de aproximadamente un 40 a un 50 % en la aceleración, o un aumento del 20 % en la velocidad relativa con una separación superior a 5.000 au, o una aceleración de menos de 0,1 nanómetros por segundo, dura hasta el límite de la sonda de aproximadamente 20.000 au. . o 0,01 nanómetros por segundo al cuadrado.

Los nuevos resultados del Che concuerdan con un resultado independiente del grupo de Xavier Hernández que coincide con la actual fase de producción. Esto es significativo porque el grupo de Hernández eligió su modelo de forma completamente independiente de la elección del Che, y utilizaron un algoritmo independiente (diferente de los dos algoritmos del Che) basado en la distribución completa de velocidades relativas para sus pares binarios anchos puros.

En cuanto a la importancia de los resultados, Chae dice: «Cuando obtuve evidencia directa de la anomalía gravitacional de baja aceleración en 2023, sentí como si estuviera soñando. Tenía evidencia independiente de una muestra de binarios puros diez veces más pequeños. Con dos diferentes algoritmos, ahora podía ver muy bien la misteriosa realidad de la gravedad. Este nuevo Los resultados fueron otra maravilla.»

Chae señala que este nuevo modelo está claramente libre de cualquier preocupación sobre la reducción de la calidad de los datos planteada en la literatura hasta el momento. El Che aclara además una reciente declaración contraria de Indranil Banik y sus coautores: «Su metodología y sus resultados tienen varios problemas. Su conclusión no es válida por otras dos razones importantes».

«En su selección de muestras, excluyeron deliberadamente los binarios dominados por Newton, que son fundamentales para calibrar con precisión la tasa de ocurrencia de sistemas con componentes adicionales ocultos. Luego, utilizaron un algoritmo estadístico específico para modelar velocidades para estimar la tasa de gravedad, ocurrencia y otros parámetros simultáneamente, pero importantes para su algoritmo. Los errores de velocidad se ignoran.»

El Che concluye: «Al menos tres análisis cuantitativos independientes realizados por dos grupos independientes revelan esencialmente la misma anomalía gravitacional. La anomalía gravitacional es real y un nuevo cambio de paradigma científico está en camino».

La anomalía gravitacional observada es notablemente consistente con un fenómeno gravitacional de tipo MOND (Milgromiano). Sin embargo, las posibilidades teóricas subyacentes al fenómeno de la gravedad de tipo MOND están actualmente abiertas, y esto puede ser una buena noticia para los físicos teóricos y los matemáticos.

La amplia anomalía gravitacional binaria recuerda la anomalía en la precesión del perihelio de Mercurio observada por primera vez en el siglo XIX. Este último condujo a la teoría de la relatividad de Einstein. ¿A qué teoría básica conduce lo primero?

Más información:
Kyu-Hyun Chae, Evidencia firme de la división gravitacional estándar a baja velocidad a partir de binarios estadísticamente puros y libres de compañeros ocultos, La revista astrofísica (2024) DOI: 10.3847/1538-4357/ad0ed5

Proporcionado por la Universidad Sejong

referencia: El estudio de estrellas binarias anchas revela nueva evidencia de gravedad modificada a baja aceleración (9 de enero de 2024) Consultado el 10 de enero de 2024 en https://phys.org/news/2024-01-wide-binary-stars-reveals-evidence. HTML

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