Аномальное ускорение

Источник аномального ускорения межпланетных станций в окрестностях Земли, которое грозило ниспровергнуть теорию гравитации, может выдать лишнее тепло. Если ускорение дают частицы темной материи, космические зонды должны греться во время пролета. Правда, пока неясно насколько.

О непонятном эффекте, вскрывшемся при обработке данных о движении межпланетных космических аппаратов, в первую очередь американских Pioneer 10 и Pioneer 11, ученые всего мира впервые услышали 11 лет назад, в августе 1998 года. Эффект быстро прозвали аномалией «Пионеров». Заключается он в очень слабом, но постоянном замедлении межпланетных станций, которое не вписывается в расчеты. Величина этого ускорения - около 1 нм/c2, или 3 см/c/год, что ничтожно по бытовым меркам, однако надежно измерено и требует объяснения.

Природа этой аномалии остается предметом споров. Некоторые вполне авторитетные физики считают, что это признаки «новой физики», нашего недопонимания истинной природы гравитации или квантовой теории (или того и другого). Другие, не менее уважаемые специалисты считают, что открытый 11 лет назад эффект уже «закрыт», в первую очередь благодаря работам одного из его открывателей - Вячеслава Турышева, показавшего, что таким «аномальным» образом могут проявляться неравномерности прогрева «Пионеров».

Новая аномалияТем не менее три года назад, аккурат к восьмой годовщине открытия аномалии «Пионеров», та же группа авторов (за вычетом Турышева) нашла теоретикам новую головную боль. Анализируя данные слежения за космическими аппаратами в ходе гравитационного маневра вблизи Земли, ученые зафиксировали аномальные изменения скорости межпланетных станций. Этот эффект по аналогии с прежним назвали пролетной аномалией.

Точность измерения скорости космических аппаратов в окрестностях нашей планеты достигает примерно 0,1 мм/c (около 0,0004 км/час - ни одному гаишнику с радаром и не снилось). А расхождение между расчетной и измеренной скоростями движения на облетных траекториях достигало 13,5 мм/с. Такое значение не спишешь на ошибки в измерениях.

Примерно полтора года назад ученые даже вывели единый и довольно простой эмпирический закон, в который отлично вписались аномалии движения пяти совершенно не похожих аппаратов, в разное время сближавшихся с Землей по дороге к дальним планетам. Добавки и недостачи энергии движения, которые обнаружились у станций Cassini, Galileo, MESSENGER, NEAR и Rosetta, оказались все как один пропорциональны изменению косинуса угла между «входящим» и «исходящим» отрезками облетной траектории. Не то чтобы этот закон что-то объяснил, но игнорировать эффект стало еще сложнее.

Объяснений облетной аномалии предложено немало, от совершенно обыденных вроде ошибки в определении положения Земли при анализе данных до предельно экзотических вроде кардинальной модификации частной и общей теорий относительности. Последние принято объединять термином «новая физика». На ее фоне новое объяснение, выдвинутое Стивеном Адлером из Института передовых исследований в американском Принстоне, кажется едва ли не консервативным. По его мнению, в пролетной аномалии повинна темная материя, конденсирующаяся вблизи Земли.

Темное рассеяние

Гипотеза Адлера состоит в том, что лишнее ускорение возникает за счет рассеяния частиц темной материи на протонах и нейтронах того вещества, из которого состоит облетающий Землю космический аппарат. Если обычный и «темный» миры не изолированы друг от друга напрочь, а связаны хоть каким-то взаимодействием (помимо гравитационного), время от времени частицы темного вещества и атомных ядер будут сталкиваться, передавая друг другу энергию. По расчетам Адлера, это взаимодействие может как ускорить, так и затормозить спутник, в зависимости от траектории.

При этом зависимость оказывается похожей как раз на тот универсальный закон, что эмпирически вывели первооткрыватели эффекта. В существовании формы материи, которая почти не взаимодействует с обычным веществом, не сомневаются большая часть ученых. Гравитационные признаки ее наличия астрономы видят повсюду - и в орбитах звезд внутри Галактики, и во взаимном хороводе галактик в скоплениях, и в самой крупномасштабной структуре космоса, которая вряд ли могла сформироваться без дополнительного притяжения невидимого вещества. Так что в принципе наличие темной материи в окрестностях Земли не только неудивительно, но и вполне ожидаемо.