Аномалії в русі подвійних зірок “порушують” прийняту теорію гравітації

Вчений з Кореї, Кю-Хьон Чже, провів аналіз динаміки тисяч подвійних зірок і виявив відхилення їхнього прискорення від звичайної космологічної моделі. Замість цього, отримані значення відповідали модифікованій ньютонівській динаміці.

У 2023 році він вирішив ретельно вивчити понад 26,6 тисячі широких подвійних зірок, які розташовані в радіусі 650 світлових років від нашої планети (200 парсек). Ці системи характеризуються великими орбітальними періодами, де тіла розташовані на великій відстані одне від одного. У відборі також враховувалася відсутність інших видимих компаньйонів.

Дослідження показало, що динаміка в таких системах загалом збігається з результатами розрахунків за рівняннями Ньютона й Ейнштейна, але “ламається” в системах із прискоренням менше одного нанометра на квадратну секунду. Ба більше, за значення менше ніж 0,1 нанометра на квадратну секунду відхилення сягає 30-40%.

Це істотне відхилення, але вибірку подвійних зірок не можна було назвати зовсім вже “чистою”. У прагненні точніше перевірити розрахунки астроном Ксав’єр Хернандес із Національного автономного університету Мексики відібрав 450 об’єктів, точність даних щодо яких задовольняла суворим вимогам, і підтвердив результати Чже. Однак вибірка виявилася занадто маленькою.

Для нової роботи, опублікованої в журналі The Astrophysical Journal, Чже зібрав точні дані щодо 2463 “статистично чистих” подвійних зірок. Це менше 10% від початкової вибірки, притому що щонайменше 50% усіх потенційних подвійних систем, за оцінками астрономів, “чисті”.

Вчений проаналізував рух у цих системах за допомогою двох різних алгоритмів. Окремо він провів розрахунки для 40 подвійних зірок із максимально точними даними спостережень.

І там, і там результати збіглися з висновками попередньої роботи. При віддаленні близько двох тисяч астрономічних одиниць і прискоренні близько одного нанометра на квадратну секунду швидкість і прискорення тіла відхиляються від ньютонівських рівнянь.

Графіки з дослідження. Червоним позначені зібрані дані, синім – результати розрахунків за Ньютоном / © Kyu-Hyun Chae, The Astrophysical Journal (2024)

При віддаленні від п’яти до 20 тисяч астрономічних одиниць і прискоренні менше ніж 0,1 нанометра на квадратну секунду відхилення в прискоренні становить 40-50%, а відхилення у відносній швидкості – 20%.

Такі значення не можна списати на темну матерію – не ті масштаби. У заключній частині роботи Чже зазначив, що відхилення не можна списати і на систематичну помилку вимірювань інструментів Gaia. По-перше, він наклав суворі умови на вибірку, по-друге, при зростанні точності не спостерігаються аномалії в даних.

І все ж при вимірюванні настільки малих значень прискорення в даних неминуче виникатимуть помилки. Тому, попри збіг результатів нового дослідження з розрахунками за модифікованою ньютонівською динамікою (MOND), до подібних висновків потрібно ставитися вкрай скептично.

Зазначимо, що аналіз даних того ж огляду Gaia щодо руху зірок у нашій галактиці Чумацький Шлях, навпаки, засвідчив, що гіпотеза MOND хибна.