Доказательства существования «Планеты 9» могут фактически показать, что наша теория гравитации неполна

Доказательства, указывающие на существование неоткрытой девятой планеты в Солнечной системе, на самом деле могут указывать на то, что наши представления о гравитации неверны. К такому выводу пришли два учёных, изучавших влияние более широкой галактики Млечный Путь на объекты на внешних краях Солнечной системы, если гравитация описывается теорией, известной как Модифицированная ньютоновская динамика (МОНД). Исследование было опубликовано в The Astronomical Journal.

Различные рецепты МОНД могут по существу объяснить, как галактики вращаются так быстро, не разлетаясь при этом. Обычно большинство ученых считают, что это подозрительное галактическое структурное явление предполагает существование темной материи   — невидимой формы материи, которая излучает или отражает свет. Идея состоит в том, что массивные гало темной материи окутывают и гравитационно связывают галактики вместе, не позволяя их содержимому вылетать наружу, как лошади на слишком быстро вращающейся карусели. 

МОНД устраняет необходимость в темной материи, вместо этого предполагая, что знаменитый закон гравитации Исаака Ньютона верен — но только до определенного момента. Вместо этого МОНД предполагает, что при больших скоростях вращения берет верх другой тип гравитационного поведения. И такое поведение применимо к вращающимся галактикам.

«MOND действительно хорош в объяснении наблюдений галактического масштаба, но я не ожидал, что это окажет заметное влияние на внешнюю Солнечную систему», — сказал ученый Case Western Reverse Харш Матур, который проводил это новое исследование вместе с профессором физики Гамильтон-колледжа Кэтрин Браун. 

Связь между MOND и гипотетической Планетой 9 может показаться странной, но она вытекает из того факта, что основным свидетельством существования этого мира, который предположительно скрывается на краю Солнечной системы, является странное поведение объектов в далекой структуре, называемой Пояс Койпера. Пояс Койпера — это диск на внешних границах нашей космической окрестности, на котором расположены различные ледяные тела, такие как кометы и астероиды. 

В 2016 году было обнаружено, что некоторые из этих ледяных объектов имеют орбитальные аномалии и скопления в отличие от своих собратьев из пояса Койпера — и это странное поведение, как полагали эксперты, могло быть результатом неоткрытой планеты.

Подобные странные орбиты уже указывали на присутствие планет раньше: Нептун был обнаружен в результате его гравитационного притяжения к другим объектам Солнечной системы, но Матур и Браун хотели знать, могут ли странные орбиты пояса Койпера быть результатом чего-то другого. Возможно, эти орбиты можно было бы объяснить, если бы MOND был правильным рецептом гравитации.

«Мы хотели посмотреть, смогут ли данные, подтверждающие гипотезу Девятой планеты, эффективно исключить MOND», — говорит Браун. 

И в конечном итоге они обнаружили, что странная кластеризация действительно может быть связана с MOND. Матур и Браун предполагают, что в течение миллионов лет орбиты некоторых жителей внешней Солнечной системы могли быть перетянуты гравитацией — вместо того, чтобы выровняться с остальной частью Солнечной системы, они нашли выравнивание с гравитационным полем Млечного Пути. 

Матур сказал, что дуэт обнаружил, что «совпадение было поразительным».

Сами учёные призывают к осторожности при оценке своих выводов, признавая, что набор данных, лежащий в основе этого исследования, невелик, и предполагая, что любое количество других возможностей может быть правильным. 

«Независимо от результата, эта работа подчеркивает потенциал внешней солнечной системы в качестве лаборатории для проверки гравитации и изучения фундаментальных проблем физики», — заключает Браун.