К числу тем, активно обсуждавшихся на 27-й ассамблее Международного астрономического союза в Рио-де-Жанейро, относится и проблема темной материи, и ее роль в формировании галактик.

"Самого главного глазами не увидишь", - заметил однажды Антуан де Сент-Экзюпери. Применительно к астрономии эту фразу можно трактовать буквально: согласно сегодняшним космологическим представлениям, Вселенная лишь на пять процентов состоит из видимой материи, то есть из поддающихся наблюдению звезд, межзвездного вещества и прочих небесных тел. Все остальное - это темная материя и темная энергия.

На долю темной материи приходится примерно четверть всей массы Вселенной. Именно темная материя, вернее, присущая ей гравитация, играет, как считается, весьма важную роль в формировании галактик, этих гигантских звездных скоплений, каждое из которых объединяет около ста миллиардов звезд. Впрочем, и самих галактик, согласно очень осторожным современным оценкам, в наблюдаемой части Вселенной находится около ста миллиардов.

Галактики и их скопления - это те кирпичи, из которых состоит видимая нами Вселенная. Но каков механизм их образования? "Это вопрос на миллион долларов, - говорит профессор Леон Копманс (Leon Koopmans), научный сотрудник Астрономического института имени Каптейна при Гронингенском университете в Нидерландах. - Ответ, я думаю, таков: пока нам это неизвестно. Но мы постепенно приближаемся к пониманию этих процессов".

Так есть ли она, эта темная материя?

Однако прежде чем астрономы смогут предложить модель, объясняющую, как протекало формирование галактик в процессе расширения первичного газа горячей Вселенной, им предстоит раз и навсегда дать окончательный ответ на другой вопрос - существует ли она, эта темная материя?

"Для большинства ученых ответ представляется очевидным: да, существует! - но я настроен более скептически, - говорит профессор Копманс. - Темная материя - это хорошая рабочая гипотеза, удобное допущение, но может оказаться, что ее все же нет, а приписываемые ей эффекты имеют иное объяснение. Если же она действительно существует, то нам предстоит выяснить, как она распределена во Вселенной, каковы ее свойства, из каких частиц она состоит и так далее. Возможно, она существует, но проявляет себя совсем не так, как мы это ей приписываем в наших моделях".

Модель, построенная на представлении о существовании невидимой холодной материи неведомой природы, скрытой массы, проявляющей себя исключительно гравитацией, считается сегодня стандартной. Многие астрономы уже забыли, что эта модель - всего лишь гипотеза, не только не доказанная, но и дающая порой результаты, плохо согласующиеся с реально наблюдаемыми.

В частности, огромный интерес вызвала у участников ассамблеи в Рио-де-Жанейро статья в последнем выпуске журнала Nature. В ней группа голландских исследователей излагает результаты своих наблюдений галактики, удаленной от нас почти на 11 миллиардов световых лет, - иными словами, это чрезвычайно старая галактика. "Получается, что в совсем еще молодой Вселенной существовали чрезвычайно массивные галактики весьма скромных размеров, во много раз уступавшие по размеру нынешним галактикам такой же массы, - поясняет профессор Копманс. - Если это так, значит, галактики должны были за очень короткое время сильно вырасти".

Вся надежда - на сверхбольшие телескопы

Большинство астрономов восприняли эти данные настороженно - тем более, что наблюдать столь удаленные объекты крайне трудно, и погрешность измерений высока. В данном случае снимки, сделанные голландскими учеными с помощью одного из крупнейших в мире телескопов, имеют выдержку более 29 часов! Но как бы там ни было, сегодня уже ясно, что формирование галактик - процесс гораздо более сложный, чем считалось всего несколько лет назад. И помочь понять его могут только новые астрономические наблюдения - прежде всего, с использованием так называемого принципа гравитационного линзирования.

Эффект гравитационной линзы - это изменение направления распространения излучения под воздействием гравитации массивного тела, расположенного между источником излучения и наблюдателем, - подобно тому как обычная оптическая линза искривляет световой луч. "Эффект линзы позволяет нам с очень высокой точностью измерить массу той галактики, которая своим гравитационным полем отклоняет излучение, - говорит профессор Копманс. - Но мы не будем знать, какова природа этой массы - то ли это звезды, газ и пыль, то ли темная материя. Чтобы это выяснить, необходимо соотнести полученные данные с результатами других измерений, касающихся, прежде всего, движения звезд в этой галактике. Однако сегодняшние телескопы позволяют наблюдать только относительно близкие галактики. Вот когда будут реализованы проекты строительства сверхбольших телескопов с зеркалами диаметром до 40 метров, тогда перед нами откроются совершенно новые возможности".

Звучит заманчиво. Правда, профессору Копмансу и его коллегам, а также всем, кто интересуется результатами их исследований, придется запастись терпением: новые телескопы войдут в строй не ранее 2018 года.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева