Исследователи учебно-научного института гравитации и космологии РУДН рассказали о современных теориях гравитации и физики чёрных дыр
Учебно-научный институт гравитации и космологии РУДН ведёт многолетние научные исследования в области современных теорий гравитации, физики чёрных дыр и теоретической космологии. Один из прикладных аспектов этих исследований — изучение влияния различных факторов на движение космических объектов в пределах Солнечной системы.
Учёные УНИГК в честь Дня космонавтики рассказали о последнем крупном реализованном проекте «Свойства локальных объектов с сильными гравитационными полями и различными свойствами симметрии». Проект носил фундаментальный характер и был посвящён исследованию различных гравитационных явлений методами теоретической физики.
Как известно, на сегодняшний день общепринята теория гравитации — общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна, трактующая гравитацию как проявление кривизны пространства-времени. В последние годы получили распространение различные обобщения и модификации ОТО, призванные уточнить или расширить границы её применимости. Соответственно, основным объектом изучения в проекте были точные решения уравнений ОТО и других моделей гравитации, описывающие поля тяготения звёзд и экзотических объектов, таких как чёрные дыры (объекты с экстремально сильной гравитацией) и „кротовые норы“ (гипотетические туннели в пространстве-времени). Кроме того, изучались свойства космологических решений, описывающих эволюцию Вселенной в целом, а также возможности современных методов теории гравитации в задачах физики элементарных частиц и космонавтики
Учёные создали несколько теоретических методов и схем для изучения гравитационных систем на различных масштабах: от локальных полей тяготения планет, звезд, чёрных дыр и «кротовых нор» до глобальных, космологических проявлений гравитации. В частности, на основе теории бифуркаций разработан подход в космологии, дающий новый взгляд на природу ускоренного расширения Вселенной. Разработана также крайне важная для межпланетных миссий схема расчёта поправок к траекториям космических зондов, совершающих гравитационный маневр.
Ключевые результаты проекта
- Описаны свойства большого семейства чёрных дыр в различных теориях гравитации: их устойчивость, орбиты частиц в их окрестности, спектрально-волновые характеристики, квантовое испарение и т.д. — что служит важным теоретическим инструментом при детектировании таких объектов в ходе будущих астрономических наблюдений.
- С помощью так называемого голографического подхода продемонстрировано, как можно гравитационными уравнениями эффективно описать поведение кварк-глюонной плазмы, что в рамках традиционных подходов считается весьма трудной задачей.
- Предложена схема эксперимента по уточнению существующего закона тяготения в пределах Солнечной системы — рассматривалось движение зонда, запущенного с Земли и совершающего гравитационный манёвр около Венеры.
Примечательное свойство такого манёвра — его высокая чувствительность к малым возмущениям траектории зонда, что позволяет их многократно усилить и обнаружить в ходе наблюдений. Эти возмущения могут быть вызваны как возможными поправками к закону тяготения, так и факторами солнечного излучения (включая солнечный ветер). Участники проекта провели расчёт этих факторов, что особенно важно на фоне растущего числа межпланетных миссий, использующих гравитационные манёвры и требующих высокоточного учета различных возмущений.
Предложенный эксперимент позволяет измерить гипотетические поправки к стандартному закону тяготения, предсказываемые различными теориями гравитации, что может служить важным инструментом в тестировании таких теорий на жизнеспособность.
Результаты проекта опубликованы более чем в 40 научных статьях в ведущих международных журналах, что обеспечило важный вклад в современные фундаментальные исследования в области теории гравитации, ставшие в последние годы особенно актуальными в свете открытия гравитационных волн, наблюдений сверхмассивных черных дыр, а также в связи с активным развитием проектов межпланетных космических миссий. В частности, ключевая работа о влиянии солнечного излучения на движение космических аппаратов в ходе гравитационного манёвра опубликована в престижном журнале Acta Astronautica.
Авторский коллектив высшей школы управления РУДН представил монографию «Цифровой реинжиниринг бизнес-процессов в туристической отрасли России: теория, анализ и разработка инновационных решений».
Даниил Матюнин, студент 3 курса кафедры механики и процессов управления инженерной академии РУДН, стал участником масштабного международного события — научно-технического форума SciTech Forum, объединившего учёных из России, Индии, Китая, Бразилии, ЮАР и Малайзии. Программа форума была посвящена актуальным проблемам освоения внеземного пространства и эксплуатации космических систем.
Продолжаем делиться историями фронтовиков, которые после войны участвовали в создании Университета дружбы народов и воспитывали новое поколение студентов.
Игорь Васильевич Черемискин