Тёмной материи в Солнечной системе нет

Российские астрономы предлагают покончить с поисками частиц тёмной материи на земных детекторах: бесполезно искать чёрную кошку в чёрной дыре, если никакой кошки там нет.
У астрономов есть проблема. Когда они изучают крупномасштабные структуры Вселенной, получается, что для их удержания вместе недостаточно гравитации от видимой материи. Те же галактики вообще должны были бы — при наблюдаемых скоростях вращения их элементов вокруг центра — разлететься по сторонам.


Итак, что-то держит всё это вместе, некая тёмная материя (ТМ), которая при этом слабо взаимодействует с нормальной — фактически только через гравитацию. Причём этой материи должно быть в несколько раз больше обычной...

Чтобы концы сходились с концами, ТМ в нашей Галактике должно быть применено 80% от всей её массы, утверждают светлые головы.

Да только где именно всё это находится? Если везде, по всей Галактике, то каждого из нас пронизывает примерно 100 000 частиц тёмной материи в год. А если это так, то почему бы ей не влиять на орбиты планет Солнечной системы?

Очередные поиски такого влияния, предпринятые Николаем Питьевым из СПбГУ и Еленой Питьевой, представляющей Институт прикладной астрономии РАН, использовали самые точные измерения орбит планет Солнечной системы из когда-либо делавшихся. И что же? Компиляция данных 677 тыс. (!) измерений положений планет, осуществлённых с 1910 года до настоящего времени, включала как информацию оптических телескопов, так и данные космических зондов и радарные наблюдения за положениями планет, произведённые в нашей стране в 1961–1995 гг. Ряд этих измерений имел метровую точность для дистанций, равных, скажем, расстоянию до Сатурна.

С помощью этих цифр астрономы создали модель, описывающую поведение всей Солнечной системы и учитывающую влияние всех больших планет, Луны и 301 крупнейшего астероида, 21 крупнейшего транснептунового объекта и так далее. Затем был проведён анализ на наличие аномальных гравитационных эффектов — случаев, когда предсказания модели не сходятся с действительностью, что неизбежно имело бы место, если, конечно, ТМ действительно плотным супом наполняет Солнечную. Но никаких аномалий замечено не было. А если они и есть, то так слабы, что «тонут» в возможных неточностях исходных данных, однако в этом случае общее количество ТМ в нашей системе чрезвычайно, исчезающе мало.

Чтобы соответствовать вычислениям астрономов, до обиты Сатурна включительно её, ТМ, не более 1,7 • 10⁻¹⁰M⊙(масс Солнца), что примерно равно погрешности в определении массы основного пояса астероидов. В конкретных цифрах плотность ТМ в названном регионе меньше 1,1 • 10^–20 г/см³. Это не просто ничтожно мало, а настолько мало, что найти ТМ со статистической точки зрения попросту невозможно.

Похоже, это противоречие между острой нуждой в ТМ для объяснения ситуации на галактическом и межгалактических уровнях и полным отсутствием её видимых следов на уровне нашей планетарной системы, собирается стать важнейшим из острых вопросов современной астрономии, а в перспективе — и физики.

Что особенно интересно, поиски ТМ в Солнечной системе при помощи всяческих остроумных детекторов всё ещё ведутся, хотя, если представленные в работе расчёты аккуратны, эти изыскания — одна лишь пустая трата времени и средств, едва ли не столь же необоснованная, как и расходы на выплату заработной платы нынешнему министру образования России. Думается, после того как публикация получит соответствующий резонанс, масштаб финансирования этого сизифова труда несколько уменьшится.


Но главное, конечно, в другом. Напомним, что разные группы неоднократно отмечали, что в сотнях и даже тысячах световых лет от Земли никаких следов ТМ нет. Им, впрочем, тут же горячо возражали, ссылаясь на возможные проблемы в измерении дистанции до звёзд и их массы, делающие точный учёт ТМ в межзвёздном масштабе занятием крайне сложным и чреватым ошибками.

Представленный метод хорош тем, что данные по орбитам планет Солнечной системы — едва ли не самые точные из имеющихся в астрономии. Теперь уже нельзя сказать, что технология сомнительна, а исходная информация нуждается в проверке. И всё это значит, что непосредственный, прямой поиск тёмной материи пребывает в глубоком и не подлежащем сомнению кризисе, из которого нужно искать выход.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Astronomy Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Technology Review.