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利用多条恒星轨道改进银河系中心汤川修正的约束

Improving constraints on the Yukawa correction at the Galactic Center with multiple stellar orbits

GRAVITY+ Collaboration, :, A. Foschi, K. Abd El Dayem, N. Aimar, A. Berdeu, J. -P. Berger, G. Bourdarot, W. Brandner, Y. Cao, C. Correia, S. Cueves Cardona, R. Davies, D. Defrère, F. Delplancke-Ströbele, A. Drescher, F. Eisenhauer, L. Esteras Otal, M. Fabricius, H. Feuchtgruber, S. Flesch, N. M. Förster Schreiber, Q. Fournier, P. Garcia, R. Garcia Lopez, R. Genzel, S. Gillessen, F. Gonté, X. Haubois, S. F. Hönig, M. Houllé, S. Joharle, J. Kammerer, A. Kaufer, P. Kervella, L. Kreidberg, L. Labadie, S. Lacour, O. Lai, R. Laugier, J. -B. Le Bouquin, J. Leftley, R. Li, B. Lopez, D. Lutz, F. Mang, A. Mérand, F. Millour, M. Montargès, N. Morujão, H. Nowacki, M. Nowak, J. Osorno, T. Ott, S. Pappert, C. Paladini, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, R. Petrov, N. Pourré, S. Rabien, D. C. Ribeiro, S. Robbe-Dubois, M. Sadun Bordoni, J. Sanchez-Bermudez, J. Sauter, J. Scigliuto, J. Shangguan, T. T. Shimizu, F. Soulez, C. Straubmeier, E. Sturm, M. Subroweit, C. Sykes, L. J. Tacconi, P. Thévenet, I. Urso, F. H. Vincent, J. Woillez, G. Zins

arXiv 2609.07693首次发表:更新:

发表机构

LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris; Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange(拉格朗日宇宙线与天体物理实验室,巴黎天文台,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,巴黎大学; 蔚蓝海岸大学,蔚蓝海岸天文台,法国国家科学研究中心,拉格朗日实验室)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本研究利用多恒星轨道数据,通过马尔可夫链蒙特卡洛分析改进银河系中心汤川修正的约束,在多个尺度上获得更紧的界限,其中S$301$和S$29$分别提供了短程和长程的最强限制。

AI 中文摘要

我们利用多恒星拟合代码,包括新发现的恒星S$301$,研究了银河系中心牛顿引力中汤川型修正($\propto \\, \alpha e^{- r/\lambda}$)的存在性,以改进仅使用S$2$轨道所获得的约束。我们使用GRAVITY、GRAVITY$^+$、NACO和SINFONI仪器收集的S$2$、S$55$、S$29$、S$38$和S$301$恒星的天体测量和光谱数据,覆盖1992年至2025年期间,进行了马尔可夫链蒙特卡洛分析。与仅拟合S$2$的GRAVITY合作组2025年(论文I)相比,汤川耦合的最紧约束再次在$\lambda = 3\cdot10^{13}\\,\rm m\\ (\sim 200\\,AU)$处达到,我们得到$|\alpha| < 6 \cdot10^{-4}$,改进约五倍。S$301$的加入将约束扩展到S$2$无法触及的短距离范围,在$\lambda =10^{12}\\,\rm m$处得到$|\alpha| < 0.004$,在$\lambda =5\cdot 10^{11}\\,\rm m$处得到$|\alpha| < 0.006$,而具有较大远心点的S$29$在$\lambda \sim 2\cdot10^{15}\\,\rm m$处给出$|\alpha| < 0.1$。后两者代表了迄今为止在超大质量黑洞周围这些尺度长度上对汤川修正的最紧限制。

英文摘要

We investigate the presence of a Yukawa-like correction ($\propto \, αe^{- r/λ}$) to Newtonian gravity at the Galactic Center, using a multi-star fitting code, including the newly discovered star S$301$, to improve the constraints obtained using S$2$ orbit alone. We perform a Markov Chain Monte Carlo analysis using the astrometric and spectroscopic data of stars S$2$, S$55$, S$29$, S$38$ and S$301$ collected by GRAVITY, GRAVITY$^+$, NACO and SINFONI instruments, covering the period from $1992$ to $2025$. Compared to GRAVITY Collaboration 2025 (Paper I), in which only S$2$ was fitted, the tightest bound on the Yukawa coupling is again reached at $λ= 3\cdot10^{13}\,\rm m\ (\sim 200\,AU)$, where we find $|α| < 6 \cdot10^{-4}$, an improvement of roughly a factor five. The addition of S$301$ extends the constraint to short ranges that were inaccessible to S$2$, yielding $|α| < 0.004$ at $λ=10^{12}\,\rm m$ and $|α| < 0.006$ at $λ=5\cdot 10^{11}\,\rm m$, while S$29$, with its larger apoapsis, gives $|α| < 0.1$ at $λ\sim 2\cdot10^{15}\,\rm m$. The latter two represent the tightest limits at these scale lengths on a Yukawa correction obtained to date around a supermassive black hole.

Comments9 pages, 4 figures. Submitted to A&A

论文原文

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