太阳能系统的运动和宇宙常数:一种新方法

文摘

我们使用修正的Newton-Einstein世俗岁差perihelia的经度一些行星(水星、地球、火星、木星、土星)的太阳能系统,进而求出参数的估计俄罗斯天文学家大肠诉Pitjeva在全球的近一个世纪的数据与EPM2004星历表,为了穿上近日点进动的测试表达式由一个统一的宇宙常数框架的Schwarzschild-de保姆(或Kottler)时空。我们比较这些额外的速度估计修正行星近日点进动了他们的比例不同对行星而不是使用一个近日点分别为每一个星球,到目前为止完成的文学。答案是负面的,甚至通过进一步重新调节10倍(甚至100年土星)的错误估计Pitjeva perihelia发布的额外的进动。我们的结论其他度量扰动也同样拥有相同的依赖的空间坐标,所引起的其他广义相对论宇宙学场景和许多修改模型的重力。目前正在进行的和计划星际spacecraft-based任务应该改善我们的行星的运行轨道允许知识更严格的约束。

1。介绍

首次引入了爱因斯坦(1)允许静态均匀解决爱因斯坦方程在物质的存在,宇宙常数,这是不必要的发现宇宙膨胀后由哈勃(2),最近带回来主要是最简单的方法来适应,在广义相对论的框架,需要真空能量来解释所观察到的宇宙现象,(3,4]。宇宙常数之间的关系和暗能量[5]。概述的宇宙学常数[6)和引用。理论问题介绍了宇宙学常数(7]。

以来,目前没有其他独立存在的迹象除了宇宙加速本身,试图在最近或多或少地找到证据的现象发生在当地,天文尺度特别强调perihelia的旋进太阳系内的行星(8- - - - - -20.(其他地方引起的影响像陀螺进动,意思是运动变化,大地旋进,引力红移,光偏转,引力时滞,和多普勒跟踪的飞船逃离轨迹,看到的,例如,(15,18])。

2。诱导的近日点进动一个统一的宇宙常数与数据和对抗

从径向加速度(21] 在哪里是光速,制定一个统一的宇宙常数球对称的史瓦西真空解决方案框架的宇宙学常数,这是Schwarzschild-de西特(22]或Kottler [23时空,克尔et al。16)通过使用高斯方程开普勒轨道参数的变化(24]世俗,也就是说,平均在一个轨道革命,旋进的近心点test-body引起宇宙常数发现 在哪里是地球移动的开普勒意味着运动中心的质量,是牛顿万有引力常数,和分别是半长轴和偏心test-body的轨道。

在这里,我们希望提供的另一种推导(2)基于拉格朗日的使用使混乱的计划(24]。近心点的拉格朗日方程 在哪里是赤道的倾角中央质量和是扰动势平均在一个轨道上的革命。Schwarzschild-de西特时空的宇宙诱导额外的潜力(16] 通过评估(4)上定义的非微扰开普勒椭圆 在哪里是古怪异常,集成在一个轨道周期 通过结果 下面的收益率 通过插入(8)(3),一个获得(2)。

Jetzer和塞利诺14),塞里诺和Jetzer19),Adkins et al。8)和Adkins麦克唐奈(9),在不同的框架,相同的结果(2)。请注意,为一个统一的,,比例因子是常见的所有尸体绕给定中央质量。此外,(2)是通过使用标准的径向各向同性坐标常用的太阳系中行星数据还原过程产生的星历表25),(2)有意义的可用于比较的最新观察决定非牛顿和爱因斯坦的世俗岁差的经度perihelia(近日点经度定义,近赤道像太阳系的轨道的近日点的论点的总和和升交点经度;后者,敏感的平面外干扰力,并不完全受径向全身的额外加速度)[26]。事实上,他们估计通过对比,在最小二乘意义上,几乎一个世纪的数据不同的套件EPM2004动力模型的星历表(27)包括所有标准的牛顿和爱因斯坦理论的动态,除了任何外来的影响测地线运动方程和电磁波。perihelia因此,这种额外的进动,估计独立于我们的目标账户原则上任何未建模存在的自然力量。

因为宇宙加速膨胀的收益率克尔et al。16]得出的旋进(2)太小测量太阳系中。人工(12),Jetzer和塞利诺14),Kagramanova et al。15),塞里诺和Jetzer18),塞里诺和Jetzer19),Adkins et al。8]Adkins和麦克唐奈[9)使用(2)和额外的旋进太阳系内行星的估计Pitjeva [26)的限制。特别是,Jetzer和塞利诺14),工作后的效果近心点的一般双体系统具有任意质量标准后牛顿计,使用各种二进制脉冲星太阳系的行星系统和一次分开;塞里诺和Jetzer18]讨论了未来星际等提供的可能性,尤其是对冥王星;塞里诺和Jetzer19)和Adkins et al。8获得()2)作为特殊情况下在宇宙学模型的框架下与null加速度。Adkins,麦克唐奈(9)制定近日点进动的作用下任意中心力量获得(2)作为一个特定的情况。在所有这些而且还在以前只有执行数据分析等汞存在(10,13,17,20.(事实上,也非常古怪的非牛顿近日点进动轨道的小行星伊卡洛斯研究[28- - - - - -31日),但它从来没有用于限制。我们不会使用它在当前分析)——通用方案是假设行星,或脉冲星系统考虑,另外一个时间和获得限制他们每个人的考虑它作为一个自由参数。

3所示。Perihelia的比值

相反,在这里,我们将遵循一种不同的方法就是能告诉我们一些更明确的关于(1)和(2)。我们将构建的比率估计额外的近日点进动为不同的双行星和并将比较他们相应的旋进的比率(2)相同的行星。因此,它可以构建以下数量: 如果(2)是正确的,独立的价值提供,当然,非零和足够小,以确保随后的微扰方法获得(2)是合适的,那么(9)必须符合零错误和(27]。必须指出这种方法,一般来说,对于任何其他额外加速度项,无论它可能起源的形式 所以我们的结论不会只局限于时空Schwarzschild-de西特。事实上,还有其他广义相对论宇宙学模型(32和许多远程修改引力模型33)能够诱导一个扰动加速度的(10)[34]。

3.1。内行星

让我们先从相关的内行星轨道参数表中列出1。他们给的答案是负面的。事实上,对和我们有 一个消极的结果和水平,分别。其他四个双内行星收益,相反,结果与零兼容。的不确定性(11)保守由传播错误(怪癖可以忽略不计)”,在(9)和线性求和结果偏置条件 不确定性的主要来源是近日点的利率。强调,即使是很重要的Pitjeva公布的10倍的错误(26在表)和复制1——并不仅仅是正式的、统计的仍将被迫排除(2在一些的水平。

3.2。外行星

有趣的是使用一些的外行星可以估计的修正近日点进动(35),报价表2。额外的近日点的进动的巨行星在我们处理是木星,土星,天王星,因为数据集的时间扩展覆盖至少一个完整的轨道革命只是用于这样的行星:的确,海王星和冥王星的轨道周期数量到164和248年,分别。太阳系的外部地区使用的是光学观测,除了木星(27];贫穷准确性,毫无疑问,对那些用于雷达测距测量的内行星也受益,但我们会表明他们对于我们的目的来说足够准确。让我们强调在表2我们新10倍否则正式,perihelia估计额外利率的统计错误。这一对收益率 这是不符合零左右的水平。如果我们进一步重新调节10表的错误2额外的进动的土星,Pitjeva没有使用辐射数据,也就是说,到100年其正式的统计误差,我们得到的 -在的水平。关于木星,因为Pitjeva [27)也使用辐射数据,我们认为,重新调节10正式错误的估计近日点额外率是足够的。

的一对我们有 通过使用图的表1额外的水星进动的不确定性;超过负面结果的水平。在一个非常悲观的方法,如果我们重新调节10表的错误1在水星的额外rate-although不是正式我们得到的 这是不符合零的水平。半长轴中的错误,即使新10或更多,不会影响我们的结果。其他双行星产生结果与零兼容。

4所示。结论

在本文中,我们使用基于最新决定的非牛顿和爱因斯坦的岁差perihelia的经度一些行星的太阳系通过大肠诉Pitjeva(俄罗斯科学院应用天文学研究所)(26,35]EPM的星历表(27)约束的动力学影响感应在我们的行星上由一个非零的统一框架的宇宙学常数Schwarzschild-de保姆(或Kottler)时空。这种修正标准近日点进动测定没有建模的影响行星的测地线运动方程和电磁波携带信息,以便他们完全帐户,原则上,这样的效果。不同的比率对行星perihelia使用;通过保守治疗中的错误估计额外的进动,原来的表达全身的近日点进动是排除了许多的水平。重要的是要注意,我们的现象学方法很一般,因为它同样适用于任何小额外加速度的形式:这样的函数形式是,事实上,诱导不仅被广义相对论宇宙学模型(32还通过修改模型的重力(见,例如,33,34])。

目前的分析仅依赖于额外的进动Pitjeva估计到目前为止;也将是有用的其他天文学家小组独立地估计自己的修正标准行星近日点利率利用巨大的现代观测现有的记录。关于未来的角度,我们对太阳系内行星的运动应该改善在不久的将来由于持续的信使http://messenger.jhuapl.edu/)和金星快车(烦恼)36分别]任务水星和金星和水星探测器计划(http://messenger.jhuapl.edu/)[37]水星任务;还行星激光测距(PLR) (38,例如,一个火星着陆器39)或汞激光测高仪(40),将大大增加行星轨道计算的准确性。关于太阳系的外地区,辐射数据的处理从卡西尼号的持续繁荣的使命和可用的新视野号木星的飞越http://pluto.jhuapl.edu/(2007年2月由木星重力帮助,应该到达土星的轨道在2008年代中期),最近发生的,可以提高我们的知识的外行星的运动在一个不远的未来。

承认

作者感激地感谢大肠诉Pitjeva她信息近日点进动的太阳系外行星。

引用

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