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基于宽二元星轨道真实 3D 模型的引力推断:通用算法与 HARPS 径向速度的试点研究

星系天体物理 2026-02-20 v6 天体物理仪器与方法 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 理论

摘要

当 3D 相对位移 r\mathbf{r} 和相对速度 v\mathbf{v} 在重力束缚系统中被精确测量时,这六个在一个相位上测量的量量可以允许在给定引力参数 GG 时求得椭圆轨道解。由于轨道几何参数与 GG 之间的歧义,个体贝叶斯推断及其统计整合是必要的,以最近建议的贝叶斯 3D 模型算法推断 GG。本文提出了一个适用于宽二元星的完全通用贝叶斯算法,该算法适用于两个(几乎)精确的天球投影相对位置(如 Gaia 数据释放 3 中所示)以及其他四个足够精确的量。目前,能够满足通用算法完全潜力的宽二元星极少,这主要是因为视线(径向)分离的测量不确定性通常大于实际分离。作为试点研究,将该算法应用于 32 个具有精确 HARPS 径向速度的 Gaia 二元星。对于 gN>109g_{\rm N}>10^{-9}m\,s2^{-2} 的 24 个二元星,Γlog10G/GN\Gamma \equiv \log_{10}\sqrt{G/G_{\rm N}} 的值为 0.0020.018+0.012-0.002_{-0.018}^{+0.012},支持牛顿力;而对于 gN<109g_{\rm N}<10^{-9} (<109.5<10^{-9.5}) m\,s2^{-2} 的 8 (6) 个二元星,Γ=0.1340.036+0.056\Gamma=0.134_{-0.036}^{+0.056} (0.1430.041+0.0680.143_{-0.041}^{+0.068}),与牛顿力相差超过 3.5σ3.5\sigma。然而,一个系统(星星 HD189739 和 HD189760)占据了信号的主导地位。若去除之,与牛顿力的紧张关系显著减轻,Γ=0.0630.041+0.065\Gamma=0.063_{-0.041}^{+0.065}。因此,为验证这一tentative signal,需要发现此类系统并且其运动学本质(如是否存在隐藏的三体星)需要彻底调查。试点研究表明了该算法的潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.11996,
  title  = {Bayesian Inference of Gravity through Realistic 3D Modeling of Wide Binary Orbits: General Algorithm and a Pilot Study with HARPS Radial Velocities},
  author = {Kyu-Hyun Chae},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.11996},
  year   = {2026}
}

备注

Minor revision to match the version published in ApJ Letters