Научная подработка: навигационные спутники могут стать детекторами чёрных дыр и тёмной материи

Европейские физики предложили радикально новый метод охоты на темную материю и первичные черные дыры: использовать спутниковые навигационные системы (GNSS) в качестве гигантских гравитационных детекторов. Речь идет не о модернизации аппаратов, а о математическом анализе их орбит, которые искажаются под воздействием проходящих мимо гравитационных аномалий. Если гипотеза подтвердится, человечество получит не только новый инструмент для фундаментальной науки, но и, возможно, ключ к неисчерпаемому источнику энергии.

Навигационные спутники как гравиметры: новый взгляд на старые данные

Группа ученых под руководством профессора Себастьяна Клессе из Брюссельского свободного университета (Бельгия) разработала методику, превращающую существующие спутниковые группировки, такие как GPS и Galileo, в инструмент для поиска неизвестных космических объектов. В основе идеи лежит принцип, согласно которому любой массивный объект, пролетающий рядом с Землей, вызывает измеримые возмущения орбит искусственных спутников. Эти возмущения выражаются в изменении скорости движения аппарата и большой полуоси его орбиты.

По сути, каждый навигационный спутник, оснащенный сверхточными атомными часами и системами коррекции орбиты, сам по себе является высокочувствительным датчиком гравитации. Его положение в пространстве постоянно отслеживается с высочайшей точностью, что позволяет фиксировать любые, даже самые незначительные, отклонения от расчетной траектории.

Охота на «невидимок»: первичные черные дыры и сгустки темной материи

Основная цель новой методики — обнаружение так называемых примордиальных (первичных) черных дыр. В отличие от своих «звездных» собратьев, эти объекты образовались не из коллапсировавших светил, а из неоднородностей плотности материи в первые мгновения после Большого взрыва. Их масса сопоставима с массой планет, но размеры крайне малы, что делает их невидимыми для современных гравитационно-волновых обсерваторий.

Именно здесь на помощь приходят навигационные спутники. Согласно расчетам, один аппарат системы Galileo способен зафиксировать гравитационную аномалию, вызванную такой черной дырой, на расстоянии до 1,5 астрономических единиц (а.е.) от Земли. Использование всей группировки спутников позволит значительно расширить зону чувствительности, превратив всю околоземную орбиту в единый детектор.

В сочетании с наземными обсерваториями и специализированными спутниками для изучения гравитационного поля Земли, такими как GOCE, новая методика позволит не только зафиксировать аномалию, но и определить массу и координаты вызвавшего ее объекта. Это, в свою очередь, даст ученым возможность сделать вывод о его природе: является ли он сгустком темной материи или первичной черной дырой.

Примечательно, что подобные исследования уже проводились. Около десяти лет назад российские астрономы пытались обнаружить гравитационные аномалии в Солнечной системе, анализируя движение планет и астероидов. Однако использование данных с навигационных спутников в течение 30 лет позволит повысить точность таких измерений на порядок, открыв новую эру в астрофизике.

Наиболее фантастическим следствием обнаружения первичной черной дыры вблизи Земли может стать возможность ее использования в качестве гигантского аккумулятора энергии. Теоретические работы в этом направлении уже ведутся, хотя практическая реализация подобного проекта, безусловно, потребует технологий далекого будущего. Пока же главная задача — доказать, что навигационные спутники могут стать охотниками за невидимым, и начать систематический сбор данных для анализа.