基于 S2 星轨道限制 Yukawa 引力相互作用的范围

我们基于对银河系中心大质量致密暗天体周围 S2 星轨道进动的分析，以及 Yukawa 引力模拟轨道与两组独立观测数据的比较，探讨了银河系中心秒差距内 Yukawa 引力的可能特征。我们的模拟结果对 Yukawa 相互作用范围 $\Lambda$ 给出了强约束，表明在 S2 星情形下其最概然值约为 5000 - 7000 AU。同时，我们未能获得关于 Yukawa 引力普适常数 $\delta$ 的可靠约束，因为当前对 S2 星的观测表明，在 $(0 <\delta < 1)$ 范围内它可能与参数 $\Lambda$ 高度相关；而对于 $\delta > 2$，它们则不相关。然而，成功应用于星系团和旋涡星系旋转曲线 ($\delta=1/3$) 的同一普适常数，也与观测到的 S2 星轨道进动令人满意地吻合，在此情况下尺度参数的最概然值为 $\Lambda \approx 3000 \pm 1500$ AU。此外，对于 $\delta > 0$ 和 $\delta < -1$，Yukawa 引力势诱导的 S2 星轨道进动方向与广义相对论相同，而对于 $-1 <\delta < 0$ 则方向相反。需要利用 GRAVITY 或/及欧洲极大望远镜等先进设施进行未来观测，以验证这些结论。