检验强等效原理：在旋转支撑星系中探测外场效应
星系天体物理
2021-03-05 v2 宇宙学与河外天体物理
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 理论
摘要
强等效原理（SEP）将广义相对论与其他可行的引力理论区分开来。SEP 要求处于外引力场中自由落体的自引力系统的内部动力学不应依赖于外场强度。我们通过研究 Milgromian 动力学（MOND）中的外场效应（EFE）来检验 SEP，MOND 被提出作为解释星系运动学的暗物质的替代方案。我们报告了使用来自 Spitzer 测光与精确旋转曲线（SPARC）样本的星系以及来自全天星系目录的大尺度外引力场估计对该 EFE 的探测。我们的探测有三重证据：（1）在遭受异常强外场的“黄金”星系中，EFE 被分别以 到 单独探测到，而在异常孤立的星系中未被探测到；（2）从对 153 个 SPARC 旋转星系的盲测中，EFE 在超过 上被统计探测到，给出的外场均值与从星系环境独立估计的一致；（3）我们探测到径向加速度关系的弱引力部分中按 MOND 修正引力的 EFE 所预测的正确加速度处存在系统性下降趋势。在 CDM 框架下邻近星系的潮汐效应不足以解释这些现象。它们未被现有的 CDM 星系形成与演化模型所预测，给 CDM 范式增添了新的小尺度挑战。我们的结果指向 SEP 的失效，支持超越广义相对论的修正引力理论。
引用
@article{arxiv.2009.11525,
title = {Testing the Strong Equivalence Principle: Detection of the External Field Effect in Rotationally Supported Galaxies},
author = {Kyu-Hyun Chae and Federico Lelli and Harry Desmond and Stacy S. McGaugh and Pengfei Li and James M. Schombert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.11525},
year = {2021}
}
备注
ApJ (published), 14 figures, 2 tables (several environmental gravitational fields corrected, Table 2 indexing error fixed, and Figs 5 & 6 revised from an Erratum accepted for publication)