Estabilidad de órbitas para potenciales gravitacionales modificados.

Abstract

[ES]El modelo de concordancia ΛCDM recurre a la energía oscura para explicar la expansión acelerada del Universo. A pesar de los éxitos de este modelo, las discrepancias observacionales que presenta en la escala galáctica y subgaláctica y el desconocimiento acerca de la naturaleza de la energía oscura justifican la búsqueda de modelos alternativos como las teorías de gravedad modificada. En este trabajo se han estudiado los efectos que tendría una modificación al potencial gravitacional de Newton en la precesión y los parámetros de la órbita de un sistema astrofísico binario en el límite de campo débil. Para ello se han empleado métodos analíticos y numéricos, obteniendo estos parámetros para un potencial gravitacional genérico utilizando un enfoque cuasi-Newtoniano, y se ha particularizado más tarde para el potencial de Yukawa, corrección que surge naturalmente en modelos de gravedad 𝑓 (𝑅). Se ha mostrado que bajo ciertas condiciones para el alcance y la intensidad de esta corrección pueden obtenerse órbitas keplerianas con movimientos de precesión. Además, se han podido acotar los valores del parámetro de intensidad de la corrección de Yukawa en un rango de [1,798; 1,822] × 10−7 para un alcance del potencial aproximado de 𝜆 = 4 500 AU. Se han aplicado estos valores a nuestra expresión analítica de la precesión para comparar nuestros resultados con los resultados predichos por la Relatividad General.

[EN]The ΛCDM concordance model relies on dark energy to explain the accelerating expansion of the Universe. Despite the accomplishments of this model, its observational discrepancies on the galactic and subgalactic scales and the unknown nature of dark energy justify the search for alternative models such as the modified gravity theories. In the present project, the effects that a modification on the Newtonian gravitational potential would have on precession and orbit parameters of a binary astrophysical system on the weak field limit have been studied. Therefore, analytical and numerical methods have been employed, obtaining these parameters for a generic gravitational potential using a quasi-Newtonian approach, later particularized for the Yukawa potential, a correction that arises naturally in 𝑓 (𝑅)-gravity models. It has been shown that under certain conditions on the scale length and strength of this correction, Keplerian orbits with precession motions can be obtained. Furthermore, bounds on the strength of the Yukawa correction have been placed in the range [1.798; 1.822]×10−7 for an approximated scale legth value of 𝜆 = 4 500 AU. These values have been applied to our analytical expression of the precession to compare our results with the results predicted by General Relativity.