Περιορίζοντας την Πέμπτη Δύναμη

Posted on 26/05/2017

0


Οι παρατηρήσεις των τροχιών δυο άστρων στο κέντρο του Γαλαξία θέτουν όρια στις θεωρίες βαρύτητας που εισάγουν μια υποθετική πέμπτη δύναμη.

S. Sakai and A. Ghez/Keck Observatory, UCLA Galactic Center Group

Παρά το γεγονός ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας έχει αντέξει στην δοκιμασία του χρόνου, υπάρχουν φυσικοί που διερευνούν εναλλακτικές περιπτώσεις θεωριών, προσπαθώντας να ενοποιήσουν την βαρύτητα με τις άλλες δυνάμεις. Μερικές από αυτές τις θεωρίες περιλαμβάνουν μια επιπλέον δύναμη, πέρα από τις τέσσερις γνωστές θεμελιώδεις δυνάμεις – βαρυτική, ηλεκτρομαγνητική, ασθενή και ισχυρή πυρηνική.

Οι Andrea Ghez και Aurélien Hees από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και οι συνεργάτες τους, μελέτησαν τις τροχιές των άστρων γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας θέτοντας νέα όρια σε μια τέτοια πέμπτη δύναμη. Ενώ παρόμοιοι περιορισμοί είχαν προκύψει από την μελέτη ασθενών βαρυτικών πεδίων, αυτή είναι η πρώτη φορά που τα σενάρια της πέμπτης δύναμης ελέγχονται σε ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο, σαν αυτό που δημιουργείται από την τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας.

Η ερευνητική ομάδα των φυσικών ανέλυσε δεδομένα 19 ετών που συλλέχθηκαν από το Παρατηρητήριο Keck στην Χαβάη, τα οποία περιγράφουν την δυναμική των δύο άστρων S0-2 και S0-38 που περιφέρονται γύρω από το κέντρο του Γαλαξία με περιόδους 15,9 και 19,2 ετών, αντίστοιχα. Προσπαθώντας να ταιριάξουν τα δεδομένα αυτά με θεωρητικό μοντέλο που περιλαμβάνει την πέμπτη δύναμη, έθεσαν όρια στις παραμέτρους που περιγράφουν την υποθετική δύναμη, όπως η εμβέλεια και η έντασή της.

Τα όρια που προέκυψαν είναι λιγότερο αυστηρά σε σχέση με αυτά που τέθηκαν από τα δεδομένα των ασθενών βαρυτικών πεδίων του ηλιακού μας συστήματος.

Όμως, υπάρχουν δυο παράγοντες που θα μπορούσαν να οδηγήσουν την ακρίβεια αυτού του τεστ να ξεπεράσει εκείνη των προηγουμένων.
Ο πρώτος είναι η παρατήρηση του άστρου S0-2 το 2018, όταν το άστρο θα βρίσκεται στην πλησιέστερη απόσταση από το κέντρο του Γαλαξία – ένα σημείο όπου οι αποκλίσεις από τη γενική σχετικότητα θα πρέπει να είναι μεγαλύτερες.
Ο δεύτερος είναι η χρήση των νέων και εξαιρετικά μεγάλων τηλεσκοπίων, τα οποία θα επιτρέψουν πιο ακριβείς μετρήσεις των τροχιών των αυτών των άστρων.

πηγή: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.211101