Тёмная материя - миф ли это?

Взаимодействие отдельных струй галактического вещества позволило пронаблюдать воздействие на проходящие световые лучи исключительно темной материи, и это событие, по мнению ученых, можно счесть окончательным опровержением теорий, воспринимающих концепцию темного вещества как всего лишь недоразумение, иллюзию, порожденную недостатком наших знаний о природе гравитации.

Гравитационное влияние изолированных облаков, состоящих из темной материи, в истории астрономии наблюдалось впервые. Ведь обычно это совершенно невозможно, поскольку темное вещество и обычная (барионная) материя слишком основательно перемешаны, чтобы их гравитационное воздействие наблюдалось одно от другого независимо. Но тут на помощь ученым, как уже говорилось, пришел космический катаклизм, «расслоивший» искомые ингредиенты.

Объект, получивший обозначение 1E0657-56 (так называемое «Скопление Пули» — «Bullet Cluster» — по форме облака), представляет собой место столкновения двух скоплений галактик, которые 100 миллионов лет назад «врезались» друг в друга на скорости 4700 километров в секунду. Как правило, большая часть обычной материи в таких скоплениях содержится в форме горячего газа, который астрономы могут «визуализировать» с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» (Chandra, затрачено было свыше 100 часов работы обсерватории). Однако в данном случае выяснилось, что гравитационное поле скопления сосредоточено в основном не в газовых облаках.

Выявить характер этого гравитационного поля удалось благодаря помощи другой знаменитой космической обсерватории — телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope) — и наземного 6, 5-метрового телескопа «Магеллан» (Magellan) Южной европейской обсерватории (European Southern Observatory — ESO) в Чили. Наблюдались искажения, вызванные эффектом гравитационного линзирования (gravitational lensing), при котором деформируемое пространство (в согласии с Общей теорией относительности Эйнштейна) словно в гигантской линзе усиливает свет от отдаленных фоновых галактик.

Эти наблюдения показали, что два скопления, которые прошли друг сквозь друга, теперь снова разделились (по крайней мере, это касается движения массивных «облаков» темной материи), но все-таки в процессе «сцепления» «спутались» своими облаками, состоящими из горячего газа, которые и оставили после себя тянущиеся газовые хвосты. Разделение произошло, потому что темная материя не испытывает никакого сопротивления, проходя через что-либо, а вот «обдираемый» видимый газ галактических скоплений сопротивление очень даже испытывает — ведь обычное вещество участвует в электромагнитных взаимодействиях между атомами, а вовсе не исключительно в гравитационных, как вещество темное. Отсюда и тот самый эффект естественного природного «сепаратора».

Клоу считает, что данные наблюдения доказывают существование темной материи: «Вы не можете объяснить полученные результаты просто с помощью каких-либо модифицированных теорий гравитации», — говорит он.

Космолог Шон Кэрролл (Sean Carroll) из Чикагского университета (University of Chicago, штат Иллинойс, США), не являющийся членом вышеозначенной группы, в основном согласен с их выводами: «Этот результат, вне всякого сомнения, доказывает, что такая вещь как темная материя действительно реально существует, — говорит он. — Теории, которые модифицируют поведение силы тяжести [на дальних расстояниях] для того, чтобы „покончить“ со всей этой темной материей, теперь можно считать более или менее исключенными». Однако он тем не менее все-таки отметил возможность того, что поведение гравитации может как-то отличаться от того, что следует из стандартных теорий — вне зависимости от того, как решится дело с темным веществом. Как говорится, «если вы параноик, то это еще не значит, что за вами никто не следит».

Проблема темного вещества в астрофизике возникла тогда, когда выяснилось, что вращение галактик (включая наш собственный Млечный путь) невозможно корректно описать, если учитывать лишь содержащуюся в них обычную видимую материю (все они в таком случае должны были бы разлететься и рассеяться). Необходимо еще присутствие таинственной формы невидимой материи, действие которой проявляется исключительно при гравитационном взаимодействии с другой материей, ну а ее запасы во Вселенной превосходят массу обычной материи раз в шесть. До сих пор неясно, какова природа этого самого темного вещества, и поэтому некоторые ученые берутся утверждать, что какая-нибудь простая модификация классических законов гравитации (классических — это значит в редакции Ньютона или Эйнштейна) могла бы объяснить все парадоксальные наблюдения — без всякой потребности в сомнительной темной материи. Как правило, в этих теориях сила гравитации, порождаемая обычной материей (а другой там и нет) увеличивается с ростом космических масштабов по сравнению с той, что предсказывают теории Ньютона и Эйнштейна.