Penyimpangan Gravitasi Pada Bintang Ganda Lebar

Penelitian baru memperlihatkan bukti keruntuhan gravitasi pada batas percepatan rendah dari analisis gerak orbit bintang ganda lebar periode panjang.

Penelitian ini dilakukan oleh Kyu-Hyun Chae, profesor fisika dan astronomi di Sejong University di Seoul dengan bantuan Kareem El-Badry di Harvard University. Mereka menggunakan data hingga 26.500 bintang ganda lebar dalam rentang jarak 650 tahun cahaya dari hasil pengamatan Satelit Gaia milik Badan Antariksa Eropa (ESA). Bintang ganda lebar adalah pasangan bintang yang jarak kedua komponen bintang sangat jauh.

Untuk memeroleh perbaikan dan kemajuan dibanding hasil penelitian yang sudah ada, penelitian ini memfokuskan pada akselerasi gravitasi yang dialami bintang ganda sebagai fungsi dari perbedaan jarak antara kedua bintang atau ekuivalen dengan periode orbit.

Jadi, gravitasi bisa diuji secara langsung dan efisien dari kalkulasi percepatan karena medan gravitasi itu sendiri merupakan percepatan. Selain itu, piringan galaksi dan bintang ganda lebar memiliki kemiripan dalam orbitnya. Meskipun bintang ganda lebar memiliki orbit yang lebih lonjong, partikel gas hidrogen di piringan galaksi tetap memiliki orbit lingkaran.

Hasil peneitian ini menemukan, jika dua bintang terpisah lebih dari sekitar 2.000 SA (atau periode orbitnya lebih dari sekitar 90.000 tahun), percepatan yang lebih kecil dari 1.0 × 10^-9 m / det² akan mulai menyimpang dari prediksi oleh Hukum Gravitasi Newton dan Relativitas Umum Einstein.

Untuk pemisahan lebih dari sekitar 5.000 SA (atau periode orbit lebih dari sekitar 350.000 tahun), percepatan yang diamati sekitar 30 hingga 40 persen lebih tinggi dari prediksi Newton-Einstein. Dari 20.000 bintang ganda lebar dalam jarak 650 tahun cahaya, ada dua bintang ganda yang memperlihatkan penyimpangan yang melebihi batas yang ditentukan.

Karena percepatan untuk bintang ganda lebar yang jarak antara kedua komponennya kurang dari 1.000 SA masih mengikuti prediksi Newton-Einstein, maka percepatan yang terjadi ketika jarak kedua bintang semakin lebar masih harus diteliti lagi. Apa penyebab penyimpangannya.

Yang menarik, keruntuhan teori gravitasi dari prediksi Newton-Einstein untuk percepatan lebih lemah dari 1.0 × 10^-9 m / det² telah dikemukakan 40 tahun lalu oleh Mordehai Milgrom dari Institut Weizmann di Israel. Milgrom menyebutnya dinamika Newtonian yang dimodifikasi (MOND) atau dinamika Milgromian dalam penggunaan saat ini. Selain itu, hal menarik lainnya, faktor peningkatan sekitar 1,4 diprediksi dengan benar oleh teori gravitasi Lagrangian tipe MOND yang disebut AQUAL, yang diusulkan oleh Milgrom dan fisikawan Jacob Bekenstein. Yang luar biasa adalah faktor peningkatan yang tepat memerlukan efek medan eksternal dari galaksi Bima Sakti yang merupakan prediksi unik dari gravitasi modifikasi tipe MOND. Dengan demikian, data bintang ganda lebar tidak hanya menunjukkan keruntuhan dinamika Newtonian tetapi juga manifestasi dari efek medan eksternal gravitasi yang dimodifikasi.

Tidak seperti kurva rotasi galaksi di mana peningkatan percepatan bisa dikaitkan dengan materi gelap dalam gravitasi Newton-Einstein, dinamika bintang ganda lebar tidak mematuhi hukum gravitasi Newton-Einstein. Gravitasi mengalami penyimpangan pada batas percepatan lemah sesuai dengan kerangka MOND.