Аномалія "Піонерів": теплове випромінювання або темна матерія?

Піонер-11

Четверо вчених з Лабораторії реактивного руху і Центру космічних польотів Годдарда зібрали експериментальні свідчення на користь того, що аномалія "Піонерів" пояснюється впливом власного теплового випромінювання апаратів.

Апарати «Піонер-10» і «Піонер-11», що стартували в 1972-му і 1973-му, поступово віддаляються від Сонця і зараз знаходяться на відстані близько 103 і 83 а. е. від нього. Гравітаційний вплив зірки природним чином уповільнює рух зондів, але ретельна обробка даних спостереження показує, що «Піонери» гальмуються трохи швидше, ніж варто було б. В цьому і полягає суть аномалії, для опису якої зазвичай вводять спрямоване в бік Сонця постійне прискорення а = (8,74 ± 1,33) • 10-10 м / с2 невідомого походження.

Припущення про теплової природі аномалії висловлювалися ще в ХХ столітті, а навесні цього року ми розповідали про одне з найбільш серйозних сучасних досліджень на цю тему, виконаному португальськими фізиками. Португальці побудували відносно складну геометричну модель апаратів, врахували вплив основних джерел теплового випромінювання (радіоізотопних термоелектричних генераторів і приладового відсіку, де знаходяться споживачі електроенергії) і з'ясували, що теплові ефекти повинні були зіграти вирішальну роль в появі «аномального» прискорення. В їх моделі, однак, прискорення убуває з часом і ніяк не може бути постійним.

Нова робота відрізняється від всіх інших збільшеним об'ємом використаних даних спостереження. Зазначене вище значення - (8,74 ± 1,33) • 10-10 м / с2 - було розраховано ще в 2001 році по 20 055 (10 616) окремим результатами спостережень для «Піонера-10» ( «Піонера-11») , а тепер в масиви даних включені вже 41 054 (81 537) точки. Значно зросла і загальна тривалість часових проміжків, на яких ці експериментальні точки розташовані.

Зверху показані графіки зміни прискорення, які дає «експоненціальна» модель. Знизу представлена ​​стохастична модель, найкраще відображає реальні дані, але не має фізичного сенсу. (Ілюстрація з журналу Physical Review Letters.)

При аналізі розширеного масиву інформації автори використовували три моделі, в яких «аномальне» прискорення приймається постійним, а також лінійно або експоненціально зменшується. Крім того, вони спробували встановити точний напрям вектора прискорення, розглянувши варіанти прив'язки до осі обертання апаратів, вектору їх швидкості і напрямками на Сонце і на Землю.

Як виявилося, спадає прискорення дійсно трохи краще відповідає дослідним даним, ніж найпростіша модель з постійним значенням. Надії на розрахунок напрямки прискорення, на жаль, не виправдалися: вчені виключили тільки ту гіпотезу, в якій прискорення пов'язувалося з вектором швидкості. Відокремити один від одного, що залишилися три варіанти не вдалося, оскільки кут «Сонце - зонд - Земля» залишався невеликим практично на всьому протязі польоту і варіювався лише від 2,6˚ (1980) до 0,7˚ (2001) в разі «Піонера- 10 »і від 6,0˚ (1980) до 1,7˚ (1990) для« Піонера-11 ».

Повна версія звіту буде опублікована в журналі Physical Review Letters; препринт статті можна завантажити з сайту arXiv.

Проте, залишається надія на те, що "Піонери" потрапили під вплив ефекту темної матерії, описаному тут .

за матеріалами compulenta