Определение плотности темной материи в Солнечной системе

Предлагается основанный на ньютоновской и релятивистской теориях движения тел метод вычисления плотности темной материи, которая, как и видимая (барионная) материя, создает гравитационное поле. Используются экспериментальные данные, полученные космическими аппаратами «Пионер 10» и «Пионер 11», и множество астрономических наблюдений с целью обнаружения и установления массы темной материи в Солнечной системе, которая оказалась примерно равной массе Солнца. С помощью уравнений движения пробных тел в ньютоновском и постньютоновском приближении общей теории относительности получены расчетные формулы для вычисления плотности темной материи в трех случаях: 1) барионная и темная материи распределены в пространстве однородно (их плотность постоянна); 2) они распределены по сферически симметричным законам; 3) барионная материя распределена сферически симметрично, а темная – однородно. В объеме шара радиусом 45 а. е. с центром в центре тяжести Солнца на основании известных экспериментальных данных вычислена усредненная плотность находящейся в нем газопылевой и реликтовой материй, равная 1,26 · 10^–16 г · см^–3. В этом же объеме плотность темной материи во всех трех случаях изменяется согласно выведенным расчетным формулам в пределах от 3,38 · 10^–16 до 3,34 · 10^–16 г · см^–3, что дает превосходство темной материи над барионной от 2,68 до 2,72 раза. Приведенные числовые оценки могут меняться при изменении использованных экспериментальных данных. Также в работе содержится краткое обсуждение других методик вычисления плотности темной материи в космосе и сравнение с нашими результатами.

1. Строение звездных систем / ред. П. Н. Холопов. – М.: Изд-во иностр. лит., 1962. – 628 с.

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

3. 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.

4. 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

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

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

7. 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.

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

9. Meessen, A. Astrophysics and Dark Matter Theory / A. Meessen // J. Mod. Phys. – 2017. – Vol. 8, № 2. – P. 268–298. https://doi.org/10.4236/jmp.2017.82018

10. Выблый, Ю. Космология и астрофизика сегодня: темная энергия и темная материя / Ю. Выблый, И. Сивцов // Наука и инновации. – 2018. – № 8 (186). – С. 29–34.

11. 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

12. 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.

13. 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

14. Nieto, M. M. Finding the Origin of the Pioneer Anomaly / M. M. Nieto, S. G. Turyshev // Class. Quant. Grav. – 2004. – Vol. 21, № 17. – P. 4005–4023. https://doi.org/10.1088/0264-9381/21/17/001

15. Ипатов, С. И. Миграция небесных тел в Солнечной системе / С. И. Ипатов. – М.: Эдиториал УРСС, 2000. – 320 с.

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

17. 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. 98–104.

18. Рябушко, А. П. Релятивистские уравнения движения пробного тела в поле тяготения неоднородного газопылевого шара с гравитирующим центром / А. П. Рябушко, И. Т. Неманова, Т. А. Жур // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2006. – № 3. – С. 64–71.

19. Радзиевский, В. В. Солнечная система / В. В. Радзиевский // Физика космоса: маленькая энциклопедия. – М.: Совет. энцикл., 1976. – С. 61–80.

20. 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.

21. Ерошенко, Ю. Н. Пики плотности темной материи вокруг первичных черных дыр / Ю. Н. Ерошенко // Письма в Астрон. журн. – 2016. – Т. 42, № 6. – С. 389–398.

22. Похмельных, Л. А. Плотность массы темной материи. Физика близкодействия / Л. А. Похмельных // Вестн. науки и образования. – 2020. – № 9–1(87). – С. 11–16.