ニュートンとアインシュタインの低加速理論の崩壊

最近の研究により、間隔の広い連星、つまり「ワイド連星」の軌道運動は、低加速度で重力の標準模型を破ることが明らかになった。 研究者らは、26,500台の双眼鏡からのデータを分析した結果、1平方秒あたり1ナノメートル未満の加速度はニュートンとアインシュタインの重力の法則から逸脱することを発見した。

広い連星の軌道運動の研究により、スカラー重力が低加速度で崩壊するという証拠が明らかになった。 この発見はMONDと呼ばれる修正された理論と一致しており、暗黒物質に関する現在の概念に疑問を投げかけています。 天体物理学、物理学、宇宙論への影響は深く、この発見はこの分野の専門家によって重要な発見として認識されています。

新しい研究は、長くて間隔の広い連星の軌道運動の検証可能な分析から得られた、加速下限での記録的な重力崩壊の説得力のある証拠を報告しています。 これらの星は、天文学および天体物理学では一般に広域連星と呼ばれます。 この研究は、ソウルにある世宗大学の物理学と天文学の教授、Kyu-Hyun Chae氏によって行われ、欧州宇宙機関のガイア宇宙望遠鏡によって発見された、650光年（LY）以内にある最大26,500個の幅の連星を使用した。

方法論

他の研究に比べて大幅な改善を図るため、チャイの研究は、連星が経験する重力加速度を、それらの離間距離、または同等の公転周期の関数として計算することに焦点を当てました。 これは、観測された空の投影運動を 3 次元空間にモンテカルロ投影することによって実現されました。

ザイ氏は、「最初から、重力場自体が加速度であるため、加速度を計算することで重力を直接かつ効果的に体験できることは明らかだと思いました。銀河の回転曲線に関する最近の研究経験が、私にこの考えをもたらしました。銀河円盤とワイド連星はその軌道にいくつかの類似点を共有しています。」ただし、銀河円盤内の水素ガス分子はほぼ円形の軌道をたどるのに対し、ブロード連星は非常に長い軌道をたどります。

さらに、Chae は、他の研究とは対照的に、標準加速における隠れた干渉内部ダイオードの発生率を校正しました。

左: 内部連星が重なり合う連星系 (クレジット: Wikipedia)。 右: 20,000 個の幅の連星で観察された低加速度での重力異常 クレジット: Ky-Hyun Chae

調査結果

この研究により、2つの星が1秒あたり約1ナノメートル未満の加速度で互いの軌道を周回すると、ニュートンの万有引力の法則やアインシュタインの一般相対性理論の予測から逸脱し始めることが明らかになった。 約 0.1 ナノメートル/秒未満の加速度の場合、観測された加速度はニュートン アインシュタインの予測よりも約 30 ～ 40 パーセント高くなります。 この重要性は重要であり、科学的発見の従来の 5 シグマ基準を満たしています。 650 LY 距離制限内の 20,000 個の幅広ダイオードのサンプルでは、​​2 つの独立した加速器歪みがそれぞれ同じ方向に 5 シグマを超える有意な偏差を示します。

観測された毎秒約 10 ナノメートルの 2 乗より強い加速度は、同じ分析からのニュートン・アインシュタインの予測とよく一致するため、より低い加速度で観測された加速度の増加は謎です。 興味深いことに、この最弱加速度におけるニュートン・アインシュタイン理論の崩壊は、イスラエルのワイツマン研究所の理論物理学者モルデハイ・ミルグロムによって、修正ニュートン力学（MOND）または現在使われているミルグロム力学と呼ばれる新しい理論的枠組みで40年前に提案されました。

MOND接続

約 1.4 という増強係数は、ミルグロムと物理学者の故ヤコブ ベッケンシュタインによって提案された AQUAL と呼ばれる MOND 型ラグランジアン重力理論によって正しく予測されました。 注目すべき点は、正しい強化係数を得るには、外部磁場の影響が必要であることです。 天の川 Galaxy、MOND によって修正された独自の重力予測。 したがって、広範なバイナリデータは、ニュートン力学の崩壊だけでなく、変調された重力の外部場の効果の現れも示しています。

チャイ・インサイト

この結果について、Chai 氏は次のように述べています。「何らかの未知の陰謀や方法論が、AQUAL の意見と一致して、これらの加速度計に依存したスカラー重力の崩壊を引き起こした可能性はありえないようです。私は、かなり長い論文で説明されている系統的なものをすべて調べました。結果「これは本物です。将来的には、より優れたより大規模なデータを使用して結果が確認され、洗練されることを期待しています。また、透明性を確保し、興味のある研究者に役立つように、コードをすべて公開しました。」

影響と制限事項

観測された加速度の増大が理論的には標準ニュートン・アインシュタイン重力における暗黒物質に起因すると考えられる銀河の回転曲線とは異なり、広範な連星力学はたとえ存在したとしても暗黒物質の影響を受けることはありえない。 標準重力は、MOND フレームワークに従って弱い加速度限界に単純に崩壊します。

広範なバイナリダイナミクスの意味は、天体物理学、理論物理学、宇宙論に深く影響します。 19 世紀に水星の軌道で観察された逸脱は、最終的にアインシュタインの一般相対性理論につながりました。 現在のワイドバイナリの偏差には、一般相対性理論を MOND の低加速限界まで拡張する新しい理論が必要です。

ニュートン重力のすべての成功には、一般相対性理論がブラック ホールやブラック ホールなどの相対論的重力現象に不可欠です。 重力波。 同様に、一般相対性理論のあらゆる成功にもかかわらず、弱い加速限界における MOND 現象については新しい理論が必要です。 弱い重力加速度による大変動は、量子物理学につながった古典電気力学の紫外線大変動に似ている可能性があります。

物理学の革命

広範囲の二値収差は、標準重力や、暗黒物質と暗黒エネルギーの概念に依存する宇宙論にとって悲惨です。 重力は MOND に従うため、銀河 (さらには宇宙) にある大量の暗黒物質はもはや必要ありません。 これは、通常の科学者と同様、数年前まで暗黒物質の存在を「信じていた」チャイ氏にとって大きな驚きだ。

物理学における新たな革命が進行中であるようです。 現在の発見と将来の見通しについてミルグロム氏は、「チャイの発見は、最先端のデータの非常に詳細な分析の結果であり、私の判断できる限り、細心の注意と正確さをもって実行されたものである」と述べています。しかし、そのような広範囲にわたる発見については、そして実際、それは広範囲に及ぶものですが、できれば将来のより優れたデータによる、独立した分析による確認が必要です。この異常がニュートン力学の崩壊として確認された場合、そして特にそうであった場合には、確かにMONDの最も直接的な予測と一致しており、それは天体物理学、宇宙論、基礎物理学全般に多大な影響を与えるだろう。」

同僚の意見

10年前に初めて大規模な重力実験を提案したメキシコのUNAMのザビエル・ヘルナンデス教授は、次のように述べている。詳細な MOND モデルに正確に対応しているため、初めて正確に出発します。これまでに見たことのないものです。 正確さ ガイア衛星から採取された、チェー氏の慎重に選ばれた大規模なサンプルと詳細な分析により、彼の結果は発見としての資格を得るのに十分な強力なものとなっています。」

ボン大学とプラハのカレル大学の教授であるパー​​ベル・クルパ氏も、重力の法則に関して同じ結論に達しました。 「ワイド連星でのこのテストと太陽に近い散開星団でのテストにより、データは重力がニュートンではなくミルグロミアンであることを説得力をもって示しています。すべての天体物理学への影響は計り知れません。」

この発見は、2023年8月1日号に掲載されました。 の 天体物理ジャーナル。

参考文献：「大質量連星の内部ダイナミクスにおける低加速度でのニュートン・アインシュタインの重力崩壊の記録」キュ・ヒョンチェ著、2023年7月24日、ここから入手可能。 天体物理ジャーナル。
DOI: 10.3847/1538-4357/ace101