基于亮星观测对汤川引力参数的约束

本文研究了弱场近似下牛顿引力势的汤川引力修正。为此我们推导了相应的运动方程，并用其进行恒星轨道的双体模拟。2020年，GRAVITY合作组探测到S2星围绕银河系中心（GC）超大质量黑洞（SMBH）的轨道进动，并表明其接近广义相对论（GR）的预言。利用这一观测事实，我们在假设GRAVITY合作组所指观测值与GR预言有微小偏差的前提下，借助S星的史瓦西进动评估了汤川引力的参数（汤川相互作用范围$\Lambda$与普适常数$\delta$）。GR提供了拟合S星轨道观测数据最自然的方式，然而它们的进动也可由汤川引力拟合。我们的主要目标是研究汤川相互作用强度即普适常数$\delta$对S星轨道进动的可能影响。我们假设不同的汤川相互作用强度$\delta$来分析S星轨道，并发现该参数对汤川相互作用范围$\Lambda$有强烈影响。为此我们使用PPN运动方程来计算GR与汤川引力中S星的模拟轨道。通过MCMC模拟，我们得到了S星汤川引力参数的最佳拟合值及不确定性。此外，我们引入了一个新判据，可根据引力系统的尺度对此类引力中的引力系统进行分类。我们证明了在汤川引力框架下对GC周围观测到的S星轨道所进行的分析，是约束汤川引力参数和检验引力理论预言的一种工具。