Темная материя

Американские астрономы  утверждают, что имвпервые удалось обнаружить на космических фотографиях четкий след экзотическойформы вещества, которую принято называть темной материей. Если эта заявка выдержит последующие проверки, она, вне всякого сомнения, будет признана одним из крупнейших открытий нашего времени в области астрофизики и космологии. Термин "темная материя" куда моложе стоящего за ним явления, которое известно уже почти три четверти века. В 1932 году голландский астроном Ян Оорт заметил, что звезды нашей Галактики движутся слишком быстро для того, чтобы взаимное притяжение не позволило им разлететься. Оорт предположил, что в Галактике есть еще какое-то вещество, которое своим тяготением удерживает звезды на их орбитах в галактическом диске. Отсюда следовало, что общая масса галактической материи намного превосходит суммарную массу звезд. Вскоре к таким же выводам независимо друг от друга пришли американские астрономы Фриц Цвикки и Синклер Смит которые измеряли скорости галактик, входящих в скопления Волосы Вероники и Девы.

Темная материя(или "скрытая масса") - это вещество неизвестного состава, не испускаяющее и непоглощающее электромагнитного излучения, но участвующее в гравитационных взаимодействиях. Поэтому наблюдать "темную материю" непосредственно невозможно и о ее существовании свидетельствуют результаты наблюдений за искривлением проходящих мимо скоплений "темной материи" световых лучей под действием силы притяжения. "Темную материю" астрономы находили и раньше, но теперь они впервые могут изучать отдельный объект.

Рентгеновская обсерватория "Чандра".

Впервые о существовании "темной материи" астрономы заговорили в1933 г. Согласно наблюдениям, на звезды приходится только 1%, а на всю обычную материю - не более 4% массы вселенной. Остальное  приходится на "темную материю" и "темную энергию", причем по существующим моделям на "темную энергию" приходится свыше 70% массы вселенной. 

Частицы темной материи в принципе можно зарегистрировать с помощьюземных детекторов, но пока это никому не удавалось. Следовательно, остаетсякосмос. Тяготение темной материи искривляет световые лучи, идущие от далеких звезд к Земле, и при этом на время меняет их видимый блеск (см. рис.). Этот эффект гравитационного линзирования уже можно обнаружить. Идею такого поиска темной материи двадцать лет назад выдвинул профессор Принстонского университета Богдан Пачинский и с тех пор она осуществляется весьма активно. В ходе реализации этой исследовательской программы удалось добыть немало косвенных данных о существовании исполинских облаков темной материи, однако прямые доказательства ее реальности все же отсутствовали.

Гравитационное линзирование

И вот теперь, судя по всему, такоедоказательство появилось (насколько надежное - это уже другой вопрос). Онополучено объединенными усилиями ученых, использующих аппаратуру американскойорбитальной рентгеновской обсерватории "Чандра", космического телескопа имени Хаббла, Очень Большого Телескопа (VLT) Южной Европейской обсерватории и находящегося на том же высокогорном плато в Чили телескопа "Магеллан". Они проанализировали снимки космического объекта 1Е0657-556 из южного созвездия Киля. Он представляет из себя пару близколежащих галактических скоплений, которые около ста миллионов лет назад испытали лобовое столкновение на встречной скорости 4700 км/с, а теперь мало-помалу удаляются друг от друга.

Астрономы и астрофизики  сильно заинтересовались объектом 1Е0657-556 вскоре после его открытия в 1995 году. Вот уже шесть лет как за ним следит "Чандра", что само по себе показательно. Межзвездное пространство внутри этих скоплений заполнено газом, нагретым до десятков миллионов градусов, который очень сильно светит в рентгеновском диапазоне. Когда меньший по размеру кластер вошел в кластер-гигант, впереди меньшего возникла ударная волна, которая и разогрела этот газ до столь высоких температур. Ее фронт имеет характерную форму натянутого лука или пулевого наконечника, отсюда и неформальное название - скопление Пули.

То же, но с наложенной "гравитационной картой". Фиолетовым цветом показана предположительная локализация  темной материи

Этот избыток раскаленного газа и позволил выявить "подпись" темной материи. Звезды столкновения практически  не почувствовали - по причине большой  удаленности друг от друга. Облака темной материи тоже прошли друг через друга  без задержки - из-за очень слабого  взаимодействия своих частиц. А вот  газовые начинки обоих кластеров  затормозились друг о друга и  отстали от прочего вещества. В  результате темная материя оказалась "в голове" каждого кластера, а основная масса газа - "в хвосте". Вот эту асимметрию и позволили  выявить оценки распределения масс скоплений, сделанные разными методами (в том числе гравитационным линзированием).

Однако это только начало. Еще не все специалисты согласны с интерпретацией, предложенной астрономом из Аризонского университета Дугом Клоувом и его коллегами. Кроме того, новые данные все еще не содержат никакой информации о природе темной материи. Точнее, подтверждена основная гипотеза, что, эта материя состоит из слабо взаимодействующих частиц, но вот каких именно, пока неясно.

Врезка, увеличивающая фрагмент картинки, показывает титанические масштабы столкновения