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Test of the Einstein Equivalence Principle near the Galactic Center Supermassive Black Hole

Authors :
N. M. Förster Schreiber
Karine Perraut
Ekkehard Wieprecht
Christian Straubmeier
Stefan Hippler
Th. Henning
Thibaut Paumard
Frank Eisenhauer
Felix Widmann
Pierre Kervella
Laurent Jocou
Paulo J. V. Garcia
Pierre Léna
Silvia Scheithauer
Matthew Horrobin
M. Bauböck
Thomas Ott
Maryam Habibi
Oliver Pfuhl
Jason Dexter
Linda J. Tacconi
S. von Fellenberg
A. Jimenez Rosales
Yann Clénet
P. T. de Zeeuw
Sylvestre Lacour
Gilles Duvert
Andreas Eckart
Guy Perrin
Amiel Sternberg
Senol Yazici
Eckhard Sturm
Erich Wiezorrek
Eric Gendron
Idel Waisberg
M. Ebert
Reinhard Genzel
F. Vincent
António Amorim
Sebastian Rabien
G. Rodríguez-Coira
Z. Hubert
Xavier Haubois
Vincent Lapeyrere
Odele Straub
J.-B. Le Bouquin
Wolfgang Brandner
G. Rousset
Feng Gao
V. Coudé du Foresto
Jean-Philippe Berger
Stefan Gillessen
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109))
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
GRAVITY
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Phys.Rev.Lett., Phys.Rev.Lett., 2019, 122 (10), pp.101102. ⟨10.1103/PhysRevLett.122.101102⟩, Physical Review Letters, Physical Review Letters, American Physical Society, 2019, 122 (10), pp.101102. ⟨10.1103/PhysRevLett.122.101102⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

During its orbit around the four million solar mass black hole Sagittarius A* the star S2 experiences significant changes in gravitational potential. We use this change of potential to test one part of the Einstein equivalence principle: the local position invariance (LPI). We study the dependency of different atomic transitions on the gravitational potential to give an upper limit on violations of the LPI. This is done by separately measuring the redshift from hydrogen and helium absorption lines in the stellar spectrum during its closest approach to the black hole. For this measurement we use radial velocity data from 2015 to 2018 and combine it with the gravitational potential at the position of S2, which is calculated from the precisely known orbit of S2 around the black hole. This results in a limit on a violation of the LPI of $|\beta_{He}-\beta_{H}| = (2.4 \pm 5.1) \cdot 10^{-2}$. The variation in potential that we probe with this measurement is six magnitudes larger than possible for measurements on Earth, and a factor ten larger than in experiments using white dwarfs. We are therefore testing the LPI in a regime where it has not been tested before.<br />Comment: Accepted for publication in Physical Review Letters

Details

Language :
English
ISSN :
00319007 and 10797114
Database :
OpenAIRE
Journal :
Phys.Rev.Lett., Phys.Rev.Lett., 2019, 122 (10), pp.101102. ⟨10.1103/PhysRevLett.122.101102⟩, Physical Review Letters, Physical Review Letters, American Physical Society, 2019, 122 (10), pp.101102. ⟨10.1103/PhysRevLett.122.101102⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....53a5da74cac3f47a129952f8b6a6ba28
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.101102⟩