Título: Binarios amplios de GAIA EDR3: ¿una preferencia por GR sobre MOND?
maestros: Charalambos Pitortis, Will Sutherland
Primer Instituto de Maestros: Facultad de Ciencias Físicas y Químicas, Universidad Queen Mary de Londres
Estado: Enviado a Open Journal of Astrophysics; impresión electrónica arXiv [open access]
Uno de los mayores misterios de la astrofísica y la cosmología actual. materia oscura; Una forma hipotética de materia que es completamente invisible a la luz (o cualquier forma de radiación electromagnética), de ahí el nombre. Se cree que la materia oscura existe porque las observaciones de estructuras masivas en el universo (especialmente las galaxias) muestran que se están formando, rotando, moviéndose y tienen muchas veces más masa de la que podemos ver a través de la luz que recibimos de ellas. Específicamente, sugieren que el 85% de la materia del universo es materia oscura. Este tipo de cosas serán Muy diferente de lo ordinario, Formado por partículas elementales nuevas y no descubiertas.
Aunque la mayor parte de la comunidad astronómica acepta la materia oscura como la mejor solución para estas observaciones del universo, la falta de evidencia directa de materia oscura o de una partícula candidata indiscutible deja espacio para otras explicaciones que no involucren nuevos tipos de materia. Por ejemplo, una de las explicaciones más populares de la materia oscura sostiene que las muy pequeñas aceleraciones que se sienten durante la rotación de una galaxia cambian nuestra comprensión de la gravedad newtoniana. Esto sería análogo a cómo nuestra comprensión de la física a escalas cuánticas pequeñas fue cambiada por el desarrollo de la física cuántica. Tal teoría a menudo se denomina «mecánica newtoniana modificada» o MOND. MOND es actualmente una hipótesis menos aceptada que la materia oscura Entre otras cuestiones pendientes, hay muchas observaciones que MOND no puede explicar, como la materia oscura.
El artículo de hoy propone las observaciones que Estrellas binarias masivas Por Satélite GAIA Puede permitir una prueba que contraste la materia oscura y las predicciones de MOND.
Estrellas gemelas, principios gemelos
Los autores de este artículo presentan amplios sistemas estelares binarios con separaciones mayores a 7000 Australia Las aceleraciones orbitales interestelares son lo suficientemente bajas como para caer por debajo del rango observable de los efectos MOND, mientras que el sistema es lo suficientemente pequeño como para no tener un contenido significativo de materia oscura interestelar. Por lo tanto, las velocidades orbitales de las estrellas pueden calcularse clásicamente mediante dinámicas keplerianas simples y compararse con las predicciones dadas por modelos de gravedad modificados.
La precisión del satélite GAIA y su reciente publicación de datos DR3 permitirán observaciones lo suficientemente precisas como para distinguir los efectos MOND. Dado que las estrellas binarias masivas orbitan lentamente y ningún sistema individual puede modelarse correctamente, se puede comparar una muestra estadísticamente grande de las velocidades relativas de las estrellas binarias masivas con los resultados de las simulaciones (suponiendo que las estrellas binarias sean aleatorias). Cuadrículas y degradados)
Para hacerlo, los autores seleccionaron binarios amplios dentro de 300 pc del Sistema Solar a partir de la publicación inicial de datos de GAIA EDR3 (la versión completa de DR3 aún no se había publicado en el momento de escribir este artículo), así como cortes de calidad adicionales, para obtener datos de observaciones bien controladas de binarios amplios cuyas velocidades relativas podrían medirse con precisión. Las distribuciones de velocidad de estas estrellas seleccionadas se muestran en la Fig. 1. A primera vista, la mayoría de las estrellas parecen estar dentro de los límites de las velocidades newtonianas, pero a grandes escalas de separación orbital, más estrellas superan este límite. Esto puede deberse a una posible contaminación. Sistemas de tres estrellas y otros efectos como sobrevuelos estelares, controles deficientes o MOND.
Con los binarios elegidos, los autores realizaron simulaciones de alrededor de cinco millones de órbitas binarias de ancho, con valores aleatorios. letra semigrande Y Excentricidad orbitalCompararon sus resultados con las observaciones, tanto bajo la gravedad newtoniana como con un modelo de gravedad específico modificado.
¿UNA prueba de MOND?
Una vez que se tomaron en cuenta los sistemas de tres estrellas y las rutas de vuelo interestelar. pruebas de chi-cuadrado Demostró de manera concluyente que, independientemente de la distribución de excentricidad utilizada, los modelos newtonianos de gravedad mostraron mejores ajustes a los datos de observación que el modelo MOND probado. En particular, el modelo MOND predice que binarias significativamente más masivas miden entre 1 y 1,5 veces la velocidad newtoniana, lo que los datos no muestran, como se puede ver en la Fig. 2.
Los autores señalan que estos resultados pueden verse afectados por el mismo modelo de estos tres sistemas y sobrevuelos, o que la población binaria amplia real puede ser tan aleatoria y no correlacionada en masa estelar, inclinaciones y excentricidad como en sus simulaciones. Sin embargo, a pesar de estas advertencias, los experimentos se ajustan a los datos que llevan a los autores a concluir tentativamente que las observaciones muestran una clara preferencia por el modelo newtoniano sobre el modelo MOND, en un mayor grado de significación sistemática.
Los autores expresan grandes esperanzas en el futuro desarrollo de este tipo de pruebas. Con las posteriores publicaciones de datos de GAIA, tamaños de muestra de observación más grandes y modelos y simulaciones mejor restringidos, las observaciones de binarios masivos y sus órbitas pueden ser oportunidades muy interesantes para probar de manera decisiva los modelos de gravedad modificados. Por lo tanto, planean ampliar estas posibilidades en trabajos futuros.
Editado por Astrobite rollo sobrante
Crédito de la imagen destacada: Agencia Espacial Europea
Sobre Aldo Panfichi
¡Hola! Actualmente soy estudiante de segundo año de la Maestría en Física en la Pontificia Universidad Católica del Perú en Lima, Perú, donde estoy trabajando en un proyecto de tesis relacionado con los asteroides. Anteriormente estudié BSc en Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago. En mi tiempo libre, me gusta pasar tiempo con mis amigos (¡y mis perros!), salir a caminar en el verano y acurrucarme en el interior en el invierno, jugar juegos o leer ciencia ficción.
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