В 2023 году миссия NASA OSIRIS-REx доставила на Землю образцы грунта, собранные на астероиде Бенну. Анализ этих образцов, помимо новых данных о составе и происхождении Солнечной системы, дает возможности для фундаментальных физических исследований. Международная группа ученых под руководством Лос-Аламосской национальной лаборатории использовала траекторию космического аппарата для изучения возможного существования пятой фундаментальной силы Вселенной, пишет Phys.org.
Существует всего четыре фундаментальных силы или взаимодействия: гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия. Эти четыре силы в совокупности формируют основу всех известных явлений в природе. Пятая сила или пятое фундаментальное взаимодействие может быть связано с темной материей и темной энергией. Она, как и гравитация, не входит в Стандартную модель физики.
Исследователи использовали данные наземных наблюдений, полученные до и во время миссии OSIRIS-REx, для изучения возможных проявлений пятой силы. Чтобы защитить нашу планету от астероидных угроз, за околоземными астероидами постоянно следят. Оптические и радиолокационные астрометрические данные позволили установить орбиту астероида Бенну с момента его открытия в 1999 году. Миссия OSIRIS-REx дополнила эти данные радиометрическими и оптическими наблюдениями в X-диапазоне.
Траектория небесного тела формируется под воздействием гравитационных и других сил. Изучение физики движения небесных тел позволяет раскрыть многие космические загадки, особенно когда наблюдаются отклонения от расчетной траектории. Классический пример — открытие Нептуна, которое стало возможным благодаря обнаружению аномалий в движении Урана.
Анализ траектории Бенну и построенные на его основе модели позволили исследователям установить ограничения на существование пятой силы и определить возможную роль сверхлегкого бозона в качестве ее переносчика. Изменение орбиты астероида под влиянием такой гипотетической силы могло бы проявиться в наблюдаемых данных.
Новая частица, такая как сверхлегкий бозон, может расширить Стандартную модель, включив в нее темную материю и темную энергию. Эти концепции подтверждаются космологическими и астрофизическими наблюдениями, однако пока не интегрированы в общую теорию. Считается, что темная материя составляет 85% всей материи во Вселенной, но наука все еще не знает, какие частицы и силы ее формируют.
Ученые впервые предложили использовать астероиды для изучения возможных отклонений от Стандартной модели физики в 2023 году. После исследования Бенну команда планирует изучить траекторию астероида Апофис, который в 2029 году пролетит на расстоянии 32 тыс. км от Земли. Космический аппарат NASA OSIRIS-APEX приблизится к астероиду для сбора информации. Эти данные в сочетании с наблюдениями за гравитационным взаимодействием Апофиса с Землей во время его сближения используют для дальнейших исследований пятой силы.
Ранее искусственный интеллект помог ученым отличить темную материю от космического шума.