100 великих научных открытий

Заинтересованные этим открытием, астрофизики всего мира стали внимательнее присматриваться к сверхновым звездам и изучать тепловой спектр реликтового излучения, демонстрирующий перераспределение на небе горячих и холодных областей (вспомните, как зверь в фильме «Хищник» видел главного героя). Исследования показали, что Вселенная расширяется стремительнее, чем предполагалось, и что ее пространство как бы выравнивается — словно много миллиардов лет назад это была скомканная бумажка, которую постепенно разглаживает невидимая рука (небольшие «вмятины» от небесных тел не в счет: на большом плоском полотне космоса они почти незаметны). Роль невидимой руки могла исполнять лишь невесть откуда взявшаяся энергия, которой должно было содержаться больше, чем остальных видов. Ведь чтобы галактики держались на почтительномрасстоянии одна от другой, более того — отдалялись, спасая Вселенную от гравитационного сжатия, количество энергии от всей известной материи должно составлять не более трети, а остальные две трети следует «отписать» темной энергии.

По поводу природы этой «темной лошадки» ученые выдвигали и выдвигают разные версии. Например, одни предполагают, будто гравитация на очень больших расстояниях не притягивает, а отталкивает тела — вот они и разбегаются, расширяя пространство. Другие высказывают догадку, что при достаточном отдалении объектов между ними возникает доселе не изученное взаимодействие, не относящееся ни к гравитационному, ни к электромагнитному. Эта сила направлена обратно гравитации, но пока непонятно, постоянно она действует или периодически. В первом случае Вселенной грозит расширение и охлаждение до того предела, когда наступит кромешная тьма и остановка всех процессов; во втором случае космическое пространство будет то раздаваться, то снова съеживаться. Еще одна гипотеза основана на так называемых флуктуациях: ткань пространства-времени бурлит, растягиваясь и сжимаясь в каждой микроточке, вследствие чего выделяется дополнительная энергия, которая и распирает Вселенную во всех направлениях. Ну а некоторые астрофизики говорят о частицах — переносчиках энергии: якобы гравитация распространяется посредством гравитонов, а темную энергию несут в себе частицы темной материи.

Собственно, о существовании этой материи — невидимой и неизвестной — ученые догадались в 30-х годах ХХ в. Именно тогда американо-швейцарский астроном Фриц Цвикки (1898–1974) обратил внимание на то, что галактики в скоплении Волосы Вероники недостаточно массивны, чтобы держаться вместе. Скопление выглядело абсолютно устоявшимся и стабильным: галактики двигались с постоянной скоростью, отвечающей расстоянию между ними, направление их вращения тоже было согласованным, но относительно небольшая масса не могла обеспечить им необходимой силы тяготения. Напрашивался вывод: в Волосах Вероники прячется еще какая-то материя, которая обладает собственной массой и гравитацией и стягивает галактики между собой. Назвав эту материю темной (Dunkle Materie), Цвикки рассказал о ней другим ученым, но те не приняли его открытие всерьез. Думали — может, Цвикки неверно рассчитал массу светил в галактиках или последние отдаляются друг от друга… Однако подобные нестыковки возникали и с другими скоплениями: иногда лежащие за ними галактики внешне настолько искажались, что было ясно — вещество внутри скопления весит гораздо больше, чем кажется. Из-за этого в научном мире даже поползли слухи о неких таинственных космических силах.

Сорок лет спустя подобные слухи частично были развеяны Верой Рубин (1928–2016). Американская ученая вычисляла скорость, с которой двигаются звезды и межзвездное вещество вокруг ядра галактики, и определила, что с отдалением от центра количество звезд и газа уменьшается, однако даже на самом краю объекты двигаются так же быстро, как в центре. Это означало, что на окраине галактики присутствует какое-то незримое вещество с высокой плотностью и массой, причем видимых тел должно быть вдесятеро меньше, чем материи-невидимки. И Рубин поняла: ей удалось обнаружить темную материю. Правда, кто-то еще пытался возражать, аргументируя это тем, что в космических масштабах ньютоновские законы могут не действовать и что скорость объектов с увеличением орбитального радиуса не обязана уменьшаться. Но факты упрямо доказывали обратное.