«Модифікована гравітація» може виключити як темну матерію, так і Дев’яту планету

Наша сонячна система офіційно містить вісім планет, але деякі вчені кажуть, що може бути дев’ята. І це стосується не лише шанувальників Плутона – дані свідчать про те, що на темних околицях ховається величезний невідкритий світ. Тепер нове дослідження показало, що зовнішні дивацтва Сонячної системи можна пояснити модифікованими теоріями гравітації, альтернативною ідеї темної матерії.

У 19 столітті астрономи, які вимірювали орбіту Урана, помітили деякі невідповідності між спостереженнями та прогнозами та дійшли висновку, що на неї впливає сила тяжіння великого невидимого тіла. Звичайно, незабаром у результаті було відкрито планету Нептун.

У 2016 році астрономи зробили подібний прогноз: виходячи з химерних орбітальних схем шести крижаних об’єктів у поясі Койпера, невідома планета з масою приблизно 10 Земель могла висмикнути їх із тіні. Подальші докази інших об’єктів і навіть нахил Сонця, здавалося, підкріпили цю думку.

Однак інші вчені висунули альтернативні пояснення, включаючи гравітаційну взаємодію між планетами, віддаленим диском із каменю та льоду та навіть міні-чорною дірою. А тепер команда запропонувала ще дивнішу ідею – модифікувати саму теорію гравітації.

Це не таке обурливе твердження, як може здатися. Хоча закон всесвітнього тяжіння Ньютона досить добре пояснює великомасштабну структуру та рух Всесвіту, у деяких ситуаціях він не виправдовується. Більшу частину століття темна матерія була улюбленою пробкою для заповнення дірок, які залишає закон Ньютона в наших космологічних моделях. Вважається, що ця таємнича речовина пронизує Всесвіт, не відбиваючи та не випромінюючи жодного світла та взаємодіючи зі звичайною матерією лише через сильну гравітацію.

Як би це не було загальновизнаним, темна матерія ніколи не була безпосередньо виявлена, незважаючи на численні експерименти з її пошуку. Деякі вчені припускають, що натомість нам може знадобитися скоригувати закон тяжіння Ньютона. Наприклад, вплив гравітації може бути сильнішим при низьких прискореннях, ніж описано Ньютоном, що скасує потребу в темній матерії. Ця модель відома як модифікована динаміка Ньютона (MOND), і докази її підтвердження нещодавно були виявлені в зоряних скупченнях і понад 150 галактиках.

У новому дослідженні фізики-теоретики застосували MOND до набору даних, який використовувався під час полювання на дев’яту планету. Згідно з їхньою моделлю, якщо MOND працює, то орбіти деяких об’єктів зовнішньої Сонячної системи повинні протягом мільйонів років вирівнятися з гравітаційним полем галактики Чумацький Шлях. І, на подив команди, вони виявили, що кластеризація орбіт цих об’єктів точно збігається зі спостереженнями в нашій Сонячній системі.

«Вирівнювання було вражаючим», — сказав Харш Матур, співавтор дослідження. «MOND справді добре пояснює спостереження галактичного масштабу, але я не очікував, що це матиме помітний вплив на зовнішню частину Сонячної системи».

Яким би інтригуючим не було дослідження, команда визнає, що набір даних досить малий і що існує ще багато інших можливих пояснень. Тим часом полювання як на темну матерію, так і на дев’яту планету, ймовірно, продовжиться.

«Незалежно від результату, ця робота підкреслює потенціал зовнішньої Сонячної системи як лабораторії для тестування гравітації та вивчення фундаментальних проблем фізики», — сказала Кетрін Браун, співавтор дослідження. Джерело