Темная материя и движение тел в космосе

Исследуется степень влияния гравитационного поля темной материи на законы движения тел в среде в ограниченной задаче двух тел, когда пробное тело (планета, астероид, искусственный спутник звезды, в частности, Солнца и т. д.) обладает собственным вращением, т. е. собственным угловым моментом импульса. Исследование проведено в рамках постньютоновского приближения общей теории относительности. В соответствии с новейшими экспериментальными данными приняты гипотезы об усредненных плотностях темной материи ρТ.М и видимой материи ρвид в планетарных системах. В частности, в Солнечной системе принято: ρТ.М ≈ 2,8 · 10–19 г · см–3, ρвид ≈ 3 · 10–20 г · см–3 и ρΣ = ρвид + ρТ.М ≈ 3,1 · 10–19 г · см–3. В постньютоновском приближении общей теории относительности выведено уравнение траектории вращающегося пробного тела при учете ρΣ и получены рабочие формулы, дающие законы вековых изменений направления вектора собственного углового момента импульса пробного тела и модуля этого вектора. Показано, что учет ρТ.М. изменяет величину смещения периастра. В Солнечной системе, например, при учете только ρвид все планеты, кроме Плутона, имеют в постньютоновском приближении общей теории относительности прямое смещение перигелия. При учете ρΣ планеты от Меркурия до Сатурна включительно имеют прямое смещение перигелиев, а Уран, Нептун, Плутон – обратное (против хода планет по орбите). Также происходит вековое изменение эксцентриситета орбиты. Выведена формула, с помощью которой можно вычислять вековое отклонение поступательного движения вращающегося тела от движения в плоскости. Учет ρΣ это отклонение усиливает. Подчеркивается, что все отмеченные эффекты для планетарных систем в окрестностях нейтронных звезд, радиопульсаров и прочих плотных объектов могут быть на много порядков больше, чем в Солнечной системе.

1. Строение звездных систем / под ред. П. Н. Холопова. – М.: Иностр. лит., 1962. – 628 с.

2. Zwicky, F. Catalogue of Galaxies and Clusters of Galaxies / F. Zwicky, E. Herzog, P. Wild. – Pasadena, 1968.

3. Зельдович, Я. Б. Строение и эволюция Вселенной / Я. Б. Зельдович, И. Д. Новиков. – М.: Наука, 1975. – 736 с.

4. Стражев, В. И. К тайнам Вселенной / В. И. Стражев. – Минск: РИВШ, 2006. – 160 с.

5. Гнедин, Ю. Н. Темная материя во Вселенной: современное состояние проблемы / Ю. Н. Гнедин, М. Ю. Пиотрович // Тр. Ин-та прикладной астрономии РАН. – 2008. – № 18. – С. 137–160.

6. Khlopov, M. Y. Composite dark matter and puzzles of dark matter searches / M. Y. Khlopov, A. G. Mayorov, E. Y. Soldatov // Int. J. Mod. Phys D. – 2010. – Vol. 19, № 8–10. – P. 1385–1395. https://doi.org/10.1142/s0218271810017962

7. Гальпер, А. М. Гамма-астрономия и темная материя / А. М. Гальпер // Земля и Вселенная. – 2012. – № 5. – С. 3–17.

8. Засов, А. В. О связи распределения нейтрального водорода с темной массой в галактиках / А. В. Засов, Н. А. Терехова // Письма в астрон. журн. – 2013. – Т. 39, № 5. – С. 323.

9. Асадов, В. А. Решение проблемы скрытой массы в скоплениях галактик / В. А. Асадов // Проблемы соврем. науки и образования. – 2017. – № 16 (98). – С. 10–13.

10. Розгачева, И. К. Нужна ли темная материя в галактиках? / И. К. Розгачева, А. А. Агапов // Астрон. журн. – 2018. – Т. 95, № 9. – С. 585–590.

11. Возможности детектирования субгало из темной материи телескопом гамма-400 / А. Е. Егоров [и др.] // Ядер. физика. – 2018. – Т. 81, № 3. – С. 360–365.

12. Бураго, С. Г. Опытное свидетельство о космической газообразной темной материи Вселенной / С. Г. Бураго // Естеств. и техн. науки. – 2019. – № 3 (129). – С. 28–32. https://doi.org/10.25633/etn.2019.03.15

13. Бураго, С. Г. Звезды и планеты в континууме темной материи и темной энергии / С. Г. Бураго // Актуал. проблемы соврем. науки. – 2020. – № 2 (111). – С. 51–57.

14. Sofue, Y. Rotation curve of the Milky Way and the dark matter density / Y. Sofue // Galaxies. – 2020. – Vol. 8, № 2. – P. 37. https://doi.org/10.3390/galaxies8020037

15. Kumar, A. Observational constraints on holographic dark energy model with matter creation / A. Kumar, C. P. Singh // Astrophys. Space Sci. – 2020. – Vol. 365, № 5. – P. 84. https://doi.org/10.1007/s10509-020-03799-1

16. Лукаш, В. Н. Темная материя: от начальных условий до образования структуры Вселенной / В. Н. Лукаш, Е. В. Михеева // Успехи физ. наук. – 2007. – Т. 177, № 9. – С. 1023–1028.

17. Питьев, Н. П. Ограничения на темную материю в Солнечной системе / Н. П. Питьев, Е. В. Питьева // Письма в астрон. журн. – 2013. – Т. 39, № 3. – С. 163–172.

18. Васенин, И. М. О средней плотности материи во Вселенной и темной энергии / И. М. Васенин, В. Л. Гойко // Изв. высш. учеб. заведений. Физика. – 2017. – Т. 60, № 6. – С. 32–36.

19. Рябушко, А. П. Точки ρ-либрации в задаче трех тел / А. П. Рябушко, Т. А. Жур // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2021. – Т. 57, № 3. – С. 330–346. https://doi.org/10.29235/1561-2430-2021-57-3-330-346

20. Рябушко, А. П. Релятивистские уравнения поступательного движения вращающейся частицы в среде / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-мат. навук. – 1997. – № 3. – С. 68–70.

21. Жур, Т. А. Релятивистское поступательное движение вращающейся частицы в среде / Т. А. Жур, И. Т. Неманова, А. П. Рябушко // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 1998. – № 1. – С. 79–83.

22. Жур, Т. А. Релятивистское вращение частицы в среде / Т. А. Жур // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.- мат. навук. – 1998. – № 3. – С. 82–85.

23. Рябушко, А. П. Релятивистские уравнения поступательного движения двух вращающихся тел сравнимых масс в среде / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2001. – № 3. – С. 64–68.

24. Рябушко, А. П. Релятивистское поступательное движение двух вращающихся тел сравнимых масс в среде / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2003. – № 3. – С. 68–73.

25. Рябушко, А. П. Релятивистские уравнения вращательного движение двух вращающихся тел в среде / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2004. – № 1. – С. 80–83.

26. Рябушко, А. П. Релятивистские собственные вращения двух тел в гравитирующей среде / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2004. – № 2. – С. 61–65.

27. Рябушко, А. П. Риманово пространство-время, определяемое неоднородным газопылевым шаром с гравитирующим центром, в общей теории относительности / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2005. – № 4. – С. 77–85.

28. Рябушко, А. П. Ньютоновские и релятивистские эффекты движения тела в гравитационном поле неоднородной среды. I. Ньютоновское приближение ОТО / А. П. Рябушко, Т. А. Жур // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2007. – № 2. – С. 86–90.

29. Рябушко, А. П. Ньютоновские и релятивистские эффекты движения тела в гравитационном поле неоднородной среды. II. Постньютоновское приближение ОТО / А. П. Рябушко, Т. А. Жур // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2009. – № 1. – С. 70–75.

30. Рябушко, А. П. Pioneer anomaly как реликтовое ускорение пробного тела в Солнечной системе / А. П. Рябушко, Т. А. Жур // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2009. – № 3. – С. 99–104.

31. Ryabushko, A. P. Motion of Bodies and Its Stability in the General Relativity Theory / A. P. Ryabushko, T. A. Zhur, I. T. Nemanova // AIP Conf. Proc. – 2010. – Vol. 1205, № 1. – P. 148–154. https://doi.org/10.1063/1.3382322

32. Рябушко, А. П. Метрика риманова пространства-времени, порожденного неоднородной средой с притягивающим центром / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2012. – № 1. – С. 96–100.

33. Рябушко, А. П. Движение пробного тела в римановом пространстве-времени, порожденном неоднородной средой с притягивающим центром / А. П. Рябушко, Т. А. Жур, И. Т. Неманова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2012. – № 2. – С. 89–92.

34. Рябушко, А. П. Гравитационное поле притягивающего центра, окруженного пылевидным облаком, в постньютоновском приближении общей теории относительности / А. П. Рябушко, И. Т. Неманова // Докл. Акад. наук БССР. – 1983. – Т. 27, № 10. – С. 889–892.

35. Рябушко, А. П. Релятивистские эффекты движения пробных тел в газопылевом шаре с притягивающим центром / А. П. Рябушко, И. Т. Неманова // Докл. Акад. наук БССР. – 1984. – Т. 28, № 9. – С. 806–809.

36. Рябушко, А. П. Гравитационное поле газопылевого шара с двумя притягивающими центрами в общей теории относительности / А. П. Рябушко, И. Т. Неманова // Докл. Акад. наук БССР. – 1987. – Т. 31, № 8. – С. 519–522.

37. Засов, А. В. Общая астрофизика / А. В. Засов, К. А. Постнов. – Фрязино: Век-2, 2011. – 576 с.

38. Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11 / J. D. Anderson [et al.] // Phys. Rev. D. – 2002. – Vol. 65, № 8. – P. 1–50. https://doi.org/10.1103/physrevd.65.082004

39. Nieto, M. M. Directly measured limit on the interplanetary matter density from Pioneer 10 and 11 / M. M. Nieto, S. G. Turyshev, J. D. Anderson // Phys. Lett. B. – 2005. – Vol. 613, № 1–2. – P. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2005.03.035

40. Кононович, Э. В. Общий курс астрономии / Э. В. Кононович, В. И. Мороз. – М.: Эдиториал УРСС, 2004. – 544 с.

41. Жур, Т. А. Релятивистское движение вращающихся тел в среде: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.02 / Т. А. Жур. – Минск, 1999. – 18 с.

42. Фок, В. А. Теория пространства, времени и тяготения / В. А. Фок. – М.: Физматгиз, 1961. – 564 с.

43. Рябушко, А. П. Движение тел в общей теории относительности / А. П. Рябушко. – Минск: Выш. шк., 1979. – 240 с.