修正引力场下黑洞周围的后牛顿轨道力学
广义相对论与量子宇宙学
2026-05-21 v1
摘要
标量-张量-向量引力（亦称修正引力，MOG）作为一种替代广义相对论（GR）的理论，旨在在不诉诸暗物质的情况下解释天体物理现象。银河系中心超大质量黑洞周围的S星提供了一个独特的机会，以检验MOG预测，因为其轨道测量具有高度精确度。我们研究了MOG下S星轨道扰动，重点关注轨道要素、右升角、赤纬和径向速度等可观测量，以及与暗物质情景之间的潜在退色性。我们在MOG框架下，对S星进行数值积分求解第一后牛顿运动方程，考虑时空几何和第五力的贡献。我们分析了轨道要素随时间的演化，并将轨道投影到天平面，以评估与GR的偏差。此外，我们将MOG引起的效应与暗物质分布预期的效应进行了比较。我们发现，MOG显著改变了轨道进动，特别是当MOG参数取较大值时。对于足够大的或长时间的观测基准，观测量的偏差幅度可达到当前观测精度的水平。 Furthermore, 我们展示了MOG效应可以模拟暗物质分布的效应，特别是在近地点参数中，并且我们揭示了MOG与GR之间与电磁学的未探索联系。MOG对恒星轨道的影响与GR预测的完全不同，可以通过对S星进行精确的星象和光谱测量来检验。然而，与暗物质特征之间的潜在退色性要求对观测数据进行谨慎的解释。
引用
@article{arxiv.2605.20574,
title = {Post-Newtonian orbital mechanics around a black hole in modified gravity},
author = {Ioannis Liodis and Gernot Heissel and Rita Mastroioanni and Jai Grover and Dario Izzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.20574},
year = {2026}
}