De larges étoiles binaires avec une séparation supérieure à environ 2000 unités astronomiques sont des laboratoires naturels intéressants qui permettent une sonde directe de gravité à faible accélération plus faible qu'environ 1 nanomètre par seconde au carré. L'astrophysicien Kyu-hyun Chae à l'Université de Sejong (Séoul, Corée du Sud) a développé une nouvelle méthode de mesure de la gravité avec les trois composantes des vitesses (vitesses 3D) des étoiles, comme une amélioration majeure par rapport aux méthodes statistiques existantes reposant sur les vitesses 2D projetées par le ciel.
La nouvelle méthode basée sur le théorème du Bayes dérive directement la distribution de probabilité d'un paramètre de gravité (un paramètre qui mesure la mesure dans laquelle les données s'écartent d'une dynamique gravitationnelle standard) à travers la simulation de la chaîne de Markov Monte Carlo de la vitesse 3D relative entre les étoiles dans un binaire. L'œuvre est publiée dans Le journal astrophysique.
En ce qui concerne la signification de la nouvelle méthode, Chae dit: « Les méthodes existantes pour déduire la gravité ont la limitation que seules les vitesses projetées du ciel sont utilisées. De plus, ils ont certaines limites dans la prise en compte des incertitudes de divers facteurs, y compris des masses stellaires, pour dériver la distribution de probabilité d'un paramètre de gravité.
« La nouvelle méthode surmonte toutes ces limitations. Il s'agit d'une sorte de méthode révolutionnaire et ultime pour les larges binaires dont les mouvements ne peuvent être que » observés d'instantané « (c'est-à-dire qu'à une phase spécifique du mouvement orbital: en raison des très longues périodes orbitales de ces binaires, une conséquence directe de la faible accélération impliquée, l'une ne peut mesurer que les positions et les veilles de la rémunération, ce qui ne peut être que des postes de position et des veines de la veille, ce qui est éloigné, l'on ne peut que mesurer les positions et les veines de la vele Ayant, idéalement, des données sur une orbite complète ou au moins un segment de celui-ci).
« Cependant, la nouvelle méthode nécessite des valeurs précises et précises de la troisième composante de vitesse, c'est-à-dire la vitesse de la ligne de visée (radiale). En d'autres termes, seuls des binaires larges avec des vitesses radiales avec précision peuvent être utilisées. »
Sur l'importance de la méthodologie, Xavier Hernandez, qui a lancé de larges tests de gravité binaire en 2012, a déclaré: « Le dernier article du Dr Chae sur de larges binaires présente une approche bayésienne entièrement rigoureuse qui deviendra sûrement la norme dans le domaine. En outre, ce dernier article présente également une preuve de concept entre les deux compons de la binaire. La précision atteinte de l'utilisation complète de toutes les informations disponibles est impressionnante. «
Pour la première application de la nouvelle méthode, Chae a utilisé environ 300 binaires de large avec des vitesses radiales relativement précises sélectionnées parmi la version 3 de données de Gaia de l'Agence spatiale européenne. Bien que les premiers résultats soient limités par le fait que les vitesses radiales rapportées de Gaia ne sont pas aussi précises que les résultats récents publiés par Chae et l'indépendance de la gravité du groupe de la gravité.
Pour les larges binaires dont les étoiles se orbitent avec une accélération interne supérieure à environ 10 nanomètres par seconde au carré, la gravité inférée est précisément newtonienne, mais pour une accélération interne inférieure à environ 1 nanomètre par seconde au carré (ou une séparation plus forte d'environ 2000 au), la gravité en déduction est d'environ 40% à 50% plus forte que Newton.
La signification de l'écart est de 4,2Δ, ce qui signifie que la gravité standard est en dehors de la plage de probabilité de 99,997%. Ce qui est frappant, c'est que l'écart est d'accord avec la prédiction générique des théories de la gravité modifiée dans le cadre théorique appelé Dynamics Newtonian modifiée (Mond, parfois appelé Milgromian Dynamics), introduit il y a environ 40 ans par Mordehai (Moti) Milgrom.
Sur les premiers résultats basés sur la nouvelle méthode, Chae dit: « Il est encourageant qu'une inférence directe de la distribution de probabilité de la gravité puisse être obtenue pour des binaires larges qui sont liés par une gravité interne extrêmement faible. Cette méthodologie peut jouer un rôle décisif dans les années à venir dans la mesure de la gravité à faible accélération.
Pavel Kroupa, professeur à l'Université de Bonn en Allemagne, a déclaré: « Il s'agit d'une étude impressionnante de la gravitation à l'aide de binaires très larges car les sondes sont passées à un nouveau niveau de précision et de clarté par le professeur. Impact fondamentalement important sur la physique théorique et la cosmologie. «
Milgrom exprime ses réflexions sur la signification générale des résultats binaires larges: « Ce nouveau résultat du professeur Chae se renforce de manière importante des résultats antérieurs de lui et d'autres. Ils démontrent un départ des prédictions de la dynamique newtonienne dans les étoiles binaires à faible accélération dans notre galaxie.
« Un tel écart par rapport à la dynamique standard existait en soi. Mais il est encore plus excitant car il entre et apparaît de la même manière que le départ de la dynamique newtonienne apparaît dans les galaxies. Il apparaît dans l'analyse uniquement à ou en dessous d'une certaine échelle d'accélération qui se trouve qu'elle trouve avec l'accélération fondamentale de Mond, et l'ampleur de l'anomalie est également cohérente avec les prédictions génériques de la projection existante.
« Dans les galaxies, l'anomalie observée (et préditée à Mond) est beaucoup plus grande, et est établie de manière très robuste, mais une grande partie de la communauté soutienne l'idée qu'il est dû à la présence de matière noire; donc, pour eux les anomalies galactiques ne sont pas en train de constituer un conflit avec une dynamique standard. Mais, une anomalie comme l'obscurité, et ne cessait pas de faire exigeant de manière plus moderne, de l'abandon de l'éclair dynamique. «
Chae and his collaborators, including Dongwook Lim and Young-Wook Lee at Yonsei University (Seoul, South Korea) and Byeong-Cheol Lee at Korea Astronomy and Space Science Institute (Daejeon, South Korea) are now obtaining precise radial velocities from their new measurements using observation facilities such as GEMINI North Observatory (with the instrument MAROON-X) and Las Cumbres Observatory, and from archival Données en dehors de Gaia également.
Hernandez et ses collaborateurs réalisent la photométrie Speckle des binaires larges cibles pour identifier tous les systèmes avec une troisième étoile cachée.
Hernandez commente ce point: « Cette méthodologie nécessite d'utiliser des binaires purs qui sont exempts de toutes les étoiles compagnons cachées.
Lorsque tous ces résultats d'observation sont combinés, des résultats décisifs sur l'anomalie à faible accélération sont attendus.
Sur la perspective future proche, Chae dit: « Avec de nouvelles données sur les vitesses radiales, dont la plupart ont déjà été obtenues, et les résultats des observations photométriques Speckle, la déduction bayésienne devrait mesurer suffisamment la gravité, non seulement, non seulement à la distinction entre les nouvelles dynamiques.
