Книга Бытия. Общая история происхождения

Вера Рубин систематически проводила измерения скоростей звезд в спиральных галактиках. Она начинала с измерений в туманности Андромеды и установила, что скорости движения вещества на периферии сопоставимы со скоростями внутренних звезд, что прямо противоречило ожиданиям, исходившим из предположения о зависимости гравитационного притяжения исключительно от светящегося вещества; в этом предположении скорость получалась значительно меньшей. Аналогичные измерения, проведенные для движения целых галактик внутри скопления, приводили к неизменному выводу: экстравагантный Цвикки был прав. Вычисления Рубин показывали: темная материя должна быть по меньшей мере впятеро тяжелее светящейся. Спиральные галактики должны быть пропитаны гигантской массой совершенно неизвестной материи, без которой они давным-давно бы развалились.

Во второй половине ХХ века экспериментальных данных о присутствии темной материи становилось все больше и больше. Самые разные методы исследования приводили к одному и тому же результату: если только удастся измерить скорости вращения облаков водорода, обволакивающих множество галактик, или если произвести множественные измерения с использованием гравитационных линз, то сразу будет получено и косвенное свидетельство присутствия темной материи. Существование гравитационных линз тоже было предсказано Цвикки, описавшим этот феномен как необходимое следствие общей теории относительности. Чудаковатый швейцарский астроном понял раньше других: значительная концентрация массы может деформировать пространство-время до такой степени, что возникнут оптические эффекты, сходные с искривлением лучей света в обычной линзе. Световые лучи, пересекающие такую деформированную область, могут приводить к самым невероятным наблюдаемым последствиям. Одна и та же звезда или даже целая галактика могут появляться на одном и том же снимке, полученном телескопом, два, три или даже четыре раза.

Эти призраки, эти раздваивающиеся образы, которые могли бы иного заставить усомниться, а уж не выпил ли он лишнего, обернулись на деле новым измерительным средством, позволяющим увидеть, в какой форме существует совершенно невидимая материя. И они тоже подтверждали присутствие большого количества темной материи во Вселенной.

Несмотря на накапливающиеся экспериментальные данные, становящиеся все более убедительными, несмотря на то, что никто уже не ставил под сомнение важность сделанных открытий, по причинам абсолютно непонятным Нобелевский комитет так и не согласился присудить Вере Рубин премию, которую она безусловно заслужила.

Сегодня мы знаем, что примерно четверть Вселенной состоит из темной материи, но никому пока не известно, что же это в точности такое.

Некоторые развивали гипотезу, что это может быть нейтринный газ, но, поскольку нейтрино слишком легкие, объяснить происхождение наблюдаемых гравитационных эффектов не получается. Если справедливыми окажутся какие-то суперсимметричные теории, то тут могут появиться целые семейства новых частиц, очень тяжелых, со странными названиями, они-то и помогут объяснить темную материю. Но пока ни одной суперсимметричной частицы не открыто, все разговоры о том, что пропитка для галактик состоит из нейтралино или из гравитино, не более чем чистые фантазии.

Открыта охота на любые тяжелые частицы, участвующие в слабых взаимодействиях и способные пролить свет на тайну. Все более изощренные эксперименты проводятся на больших подземных установках, новые аппараты отправляются на околоземную орбиту, новые частицы ищутся на самых мощных ускорителях. Но пока все тщетно.

Есть и те, по мнению которых надо сосредоточить внимание на нейтральных и очень легких аксионах, вместо того чтобы искать тяжелые частицы. И в этом снова чувствуется рука Цвикки: именно он, кажется, первым предложил это название, позаимствовав его у известного моющего средства 1950-х годов, поскольку новая частица нужна была для генеральной уборки. Аксионы – это призрачные частицы, исключительно легкие, предложенные для объяснения незначительных аномалий в распадах некоторых известных частиц и способные ко взаимодействиям почти исключительно благодаря гравитации. Но даже этой гипотезе пока нет подтверждения, и охота продолжается.

Каким бы ни оказалось решение загадки, можно с уверенностью утверждать, что темная материя включилась в работу в одной из предыдущих фаз, может быть, сразу после окончания инфляции. Охлаждаясь, как и все остальное, она стала показывать незначительную разницу температуры в распределении энергии, изначально идеально равномерном. Эта разница возникает из-за первичных квантовых флуктуаций, непропорционально увеличенных инфляционным расширением и влиянием турбулентного моря вездесущих фотонов.