Une étude des mouvements orbitaux de larges binaires a révélé des preuves que la gravité scalaire s’effondre à faible accélération. La découverte est cohérente avec une théorie modifiée appelée MOND et remet en question les notions actuelles de matière noire. Les implications pour l’astrophysique, la physique et la cosmologie sont profondes, et les résultats ont été reconnus comme une découverte importante par les experts dans le domaine.

Une nouvelle étude rapporte des preuves convaincantes d’un effondrement gravitationnel record à la limite d’accélération inférieure, résultant d’une analyse vérifiable des mouvements orbitaux d’étoiles binaires longues et largement espacées. Ces étoiles sont communément appelées larges binaires en astronomie et en astrophysique. L’étude a été menée par Kyu-Hyun Chae, professeur de physique et d’astronomie à l’Université Sejong de Séoul, et a utilisé jusqu’à 26 500 binaires larges dans un rayon de 650 années-lumière (LY), qui ont été repérés par le télescope spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne.

méthodologie

Pour une amélioration significative par rapport à d’autres recherches, l’étude de Chai s’est concentrée sur le calcul des accélérations gravitationnelles subies par les étoiles binaires en fonction de leur séparation, ou de manière équivalente, de la période orbitale. Ceci a été réalisé par projection Monte Carlo des mouvements de projection du ciel observés dans un espace tridimensionnel.

Zhai explique : « Dès le départ, il m’a semblé clair que la gravité pouvait être expérimentée directement et efficacement en calculant l’accélération car le champ gravitationnel lui-même est une accélération. Mes expériences de recherche récentes avec les courbes de rotation galactique m’ont conduit à cette idée. Disques galactiques et les binaires larges partagent certaines similitudes dans leurs orbites, bien que les binaires larges suivent de très longues orbites tandis que les molécules d’hydrogène gazeux dans un disque galactique suivent des orbites presque circulaires. »

De plus, Chae a calibré le taux d’incidence des diodes internes interférentes cachées à une accélération standard, contrairement à d’autres études.

À gauche : un système stellaire binaire avec un binaire interne qui se chevauche (Crédit : Wikipedia). Droite : Anomalie gravitationnelle à faible accélération observée dans 20 000 binaires de large. Crédit : Kyu-Hyun Chae

les résultats

L’étude a révélé que lorsque deux étoiles tournent l’une autour de l’autre avec des accélérations inférieures à environ un nanomètre par seconde au carré, elles commencent à s’écarter des prédictions de la loi de la gravitation universelle de Newton et de la relativité générale d’Einstein. Pour des accélérations inférieures à environ 0,1 nanomètre par seconde au carré, l’accélération observée est d’environ 30 à 40 % supérieure à la prédiction de Newton-Einstein. L’importance est importante et répond aux critères traditionnels des 5 sigma pour une découverte scientifique. Dans un échantillon de 20 000 diodes larges dans une limite de distance de 650 LY, deux contraintes d’accélérateur indépendantes présentent respectivement des déviations de plus de 5 sigma dans la même direction.

Étant donné que l’accélération observée supérieure à environ 10 nanomètres par seconde au carré correspond bien à la prédiction de Newton-Einstein de la même analyse, l’augmentation observée de l’accélération à des accélérations plus faibles est un casse-tête. Fait intéressant, cet effondrement de la théorie de Newton-Einstein à la plus faible accélération a été proposé il y a 40 ans par le physicien théoricien Mordehai Milgrom à l’Institut Weizmann en Israël dans un nouveau cadre théorique appelé dynamique newtonienne modifiée (MOND) ou dynamique de Milgrom dans l’usage courant.

Connexion MOND

Le facteur d’amélioration d’environ 1,4 a été correctement prédit par une théorie lagrangienne de la gravité de type MOND appelée AQUAL, qui a été proposée par Milgrom et le regretté physicien Jacob Bekenstein. Ce qui est remarquable, c’est que le facteur de renforcement correct nécessite l’influence du champ externe de Voie Lactée Galaxy, une prédiction de gravité unique modifiée par MOND. Ainsi, les nombreuses données binaires indiquent non seulement une rupture de la dynamique newtonienne mais aussi une manifestation d’un effet de champ externe de gravité modulée.

Chaï Insight

À propos des résultats, Chai dit : « Il semble impossible qu’une conspiration ou une méthodologie inconnue ait pu causer ces effondrements de gravité scalaire dépendants de l’accéléromètre en accord avec AQUAL. J’ai examiné toute la systématique telle que décrite dans le document assez long. Les résultats sont réels. Je m’attends à ce que les résultats soient confirmés et affinés avec des données meilleures et plus importantes à l’avenir. J’ai également publié tout mon code par souci de transparence et pour servir tout chercheur intéressé.

Effets et limites

Contrairement aux courbes de rotation galactique, où l’accélération accrue observée pourrait théoriquement être attribuée à la matière noire dans la gravité standard de Newton-Einstein, la large dynamique binaire ne pourrait pas être affectée par elles même si elles étaient présentes. La gravité standard s’effondre simplement dans la limite d’accélération faible selon le cadre MOND.

Les implications de la dynamique binaire large sont profondes en astrophysique, physique théorique et cosmologie. Les déviations observées dans les orbites de Mercure au XIXe siècle ont finalement conduit à la relativité générale d’Einstein. Les déviations maintenant dans les binaires larges nécessitent une nouvelle théorie qui étend la relativité générale à la limite d’accélération basse MOND.

Malgré tous les succès de la gravité newtonienne, la relativité générale est essentielle aux phénomènes gravitationnels relativistes tels que les trous noirs et ondes gravitationnelles. De même, malgré tous les succès de la relativité générale, une nouvelle théorie est nécessaire pour le phénomène MOND dans la limite des faibles accélérations. Le cataclysme de la faible accélération gravitationnelle peut avoir une certaine ressemblance avec le cataclysme ultraviolet de l’électrodynamique classique qui a conduit à la physique quantique.

Une révolution en physique

De larges aberrations binaires sont désastreuses pour la gravité standard et une cosmologie qui repose sur les concepts de matière noire et d’énergie noire. Puisque la gravité suit MOND, la grande quantité de matière noire dans les galaxies (et même dans l’Univers) n’est plus nécessaire. C’est une grande surprise pour Chai qui, comme les scientifiques normaux, « croyait » à la matière noire jusqu’à il y a quelques années.

Il semble qu’une nouvelle révolution de la physique soit en cours. فيما يتعلق بالنتائج الحالية والآفاق المستقبلية ، يقول ميلغروم ، « إن اكتشاف تشاي هو نتيجة لتحليل متعمق للغاية للبيانات المتطورة ، والتي ، بقدر ما أستطيع الحكم عليها ، كان أداؤها شديد الدقة والعناية. لكن بالنسبة لمثل هذا الاكتشاف بعيد المدى – وهو في الواقع بعيد المدى – نحتاج إلى تأكيد من خلال تحليلات مستقلة ، ويفضل أن يكون ذلك مع بيانات مستقبلية أفضل. إذا تم تأكيد هذا الشذوذ على أنه انهيار لديناميات نيوتن ، وخاصة إذا كانت تتفق بالفعل مع أكثر تنبؤات MOND مباشرة ، فسيكون لها آثار هائلة على الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات والفيزياء الأساسية En général. « 

Avis des pairs

Xavier Hernandez, professeur à l’UNAM au Mexique, qui a proposé pour la première fois des tests binaires approfondis de gravité il y a dix ans, déclare : « C’est excitant que l’écart par rapport à la gravité newtonienne que mon groupe revendique depuis un certain temps ait été confirmé de manière indépendante, et c’est impressionnant. que cela a été identifié. » Départ correct pour la première fois car il correspond exactement à un modèle MOND détaillé. Du jamais vu auparavant Précision Depuis le satellite Gaia, le grand échantillon soigneusement sélectionné de Chae et son analyse détaillée rendent ses résultats suffisamment solides pour être qualifiés de découverte. »

Pavel Krupa, professeur à l’Université de Bonn et à l’Université Charles de Prague, est arrivé aux mêmes conclusions concernant la loi de la gravité. Il dit : « Avec ce test sur de larges binaires ainsi que nos tests sur des amas d’étoiles ouverts proches du Soleil, les données indiquent maintenant de manière convaincante que la gravité est milgromienne plutôt que newtonienne. Les implications pour toute l’astrophysique sont énormes. »

La découverte a été publiée dans le numéro du 1er août 2023 de le Journal astrophysique.

Référence : « Record Newton-Einstein Gravity Collapse at Low Accelerations in the Internal Dynamics of Massive Binary Stars » par Kyu Hyun-chae, 24 juillet 2023, disponible ici. Journal astrophysique.
DOI : 10.3847/1538-4357/ace101