В нашей солнечной системе восемь планет, но некоторые ученые говорят, что может быть девятая планета. Это не просто мнение энтузиастов Плутона — есть свидетельства того, что на темном краю Солнечной системы скрывается огромный неизведанный мир. Теперь новое исследование показывает, что странные явления во внешней Солнечной системе можно объяснить с помощью модифицированной теории гравитации, еще одной идеи существования темной материи.
В 19 веке астрономы, измерявшие орбиту Урана, заметили некоторые несоответствия между наблюдениями и предсказаниями и пришли к выводу, что на Уран повлияло гравитационное притяжение большого неизвестного тела. И действительно, вскоре Нептун был открыт.
В 2016 году астрономы сделали аналогичное предсказание: основываясь на странных орбитах шести ледяных объектов в поясе Койпера, неизвестная планета с массой около 10 Земель может тайно притягивать их. Дальнейшие данные, полученные от других небесных тел и даже наклона Солнца, похоже, подтверждают это предположение.
Однако другие ученые предложили другие объяснения, в том числе гравитационные взаимодействия между планетами, далекими каменными и ледяными дисками и даже небольшой черной дырой. Теперь группа исследователей выдвинула еще более смелую идею — пересмотреть саму теорию гравитации.
Это не так возмутительно, как кажется. Хотя закон всемирного тяготения Ньютона хорошо объясняет крупномасштабную структуру и движение Вселенной, в некоторых случаях он терпит неудачу. На протяжении более столетия темная материя была первым выбором для заполнения дыр, оставленных законами Ньютона в наших моделях Вселенной. Считается, что это загадочное вещество пронизывает Вселенную, не отражает и не излучает свет и взаимодействует с обычной материей только благодаря своей сильной гравитации.
Хотя темная материя широко признана, она никогда не была обнаружена напрямую, несмотря на множество экспериментов по ее поиску. Некоторые ученые считают, что нам, возможно, придется скорректировать закон гравитации Ньютона. Например, при низких ускорениях эффект гравитации может быть сильнее, чем описал Ньютон, что устраняет необходимость в темной материи. Эта модель называется «Модифицированная ньютоновская динамика» (МОНД), и доказательства, подтверждающие ее, недавно были обнаружены в звездных скоплениях и более чем 150 галактиках.
В новом исследовании физики-теоретики применили MOND к набору данных, использованных для поиска Девятой планеты. Согласно их модели, если MOND работает, орбиты некоторых объектов во внешней Солнечной системе должны совпадать с гравитационным полем Млечного Пути в течение миллионов лет. К удивлению команды, они обнаружили, что орбитальные скопления этих объектов идеально соответствуют наблюдениям Солнечной системы.
Харш Матур, соавтор исследования, сказал: «Соглашение шокирует. MOND действительно очень хорошо объясняет наблюдения галактического масштаба, но я не ожидал, что оно будет иметь очевидные последствия во внешней части Солнечной системы».
Хотя исследование интригует, команда признает, что набор данных все еще невелик и существует множество других возможных объяснений. Тем временем поиск темной материи и Девятой планеты, вероятно, продолжится.
«Каким бы ни был результат, эта работа подчеркивает потенциал внешней Солнечной системы как лаборатории для проверки гравитации и изучения фундаментальных вопросов физики», — сказала соавтор исследования Кэтрин Браун.
Исследование было опубликовано в Acta Astromica.