Merry-go-round

Под конец прошлого тысячелетия ученое сообщество наконец смирилось с мыслью, что не только Земле, но и обычной барионной материи следует отказать в сколько-нибудь привилегированном положении во Вселенной. Открытия аномального вращения галактик и ускоренного расширения Вселенной привели к выводу, что доминантными компонентами ее выступают отнюдь не барионная материя и лучистая энергия, но темная материя и темная энергия. Нагляднее всего это демонстрируется на известном графике, сравнивающем модельную зависимость скорости вращения звезд от их положения в галактиках с обнаруженной в наблюдениях Фрица Цвикки и Веры Рубин.

Естественное объяснение этого феномена — наличие в космосе некоего невидимого для нас компонента, чье взаимодействие с обычной материей носит исключительно гравитационный характер. В локальной Вселенной (то бишь на низких красных смещениях) доля темной материи в галактиках возрастает с удалением от ядра, становясь доминантной на окраинах и существенно искажая ожидаемый по наивной теории ослабления гравитационного взаимодействия между светилами с расстоянием график. Вместо максимума на нем наблюдается более или менее пологое плато. Небарионная и нерелятивистская темная материя, скапливающаяся на окраинах галактик, образует так называемые гало. Гравитационное воздействие галактик, следовательно, простирается далеко за пределы их видимой области. Например, гало темной материи Млечного Пути весит на два порядка больше всех звезд нашей Галактики, формирует “темные спутники”, взаимодействующие с карликовыми галактиками в окрестностях (этих последних насчитывается несколько десятков) и выброшенным из соседних более крупных галактик холодным газом, так что не исключено, что через его посредство контакт Млечного Пути с Туманностью Андромеды начинается уже сейчас или начнется в скором будущем, за несколько миллиардов лет до их расписанного макрокосмической динамикой столкновения.

Но, к немалому удивлению астрофизиков, профиль изменения скоростей звезд с расстоянием для шести галактик молодой Вселенной, удаленных от нас приблизительно на десять миллиардов световых лет, согласуется с наивной моделью, где на этой зависимости должны присутствовать четко выраженный максимум и длинный хвост. Для всех галактик этой выборки содержание темной материи, исчисляемое в рамках модели гало Наварро-Фрэнка-Уайта, оказалось пренебрежимо малым. Высказано несколько гипотез, позволяющих объяснить эту аномалию галактической кинематики. В основном исследователи апеллируют к высоким значениям отношения массы межзвездного газа к звездной массе для этих молодых галактик (z =0.8–2.5), предполагая, что центральные области гало темной материи, которые должны бы присутствовать в галактиках, временно оказались обогащены обычным веществом, когда из-за дисковых неустойчивостей, обмена угловым моментом между исполинскими газовыми колоннами и столкновения газовых потоков темпы аккреции газа из межгалактического пространства превосходили темпы звездообразования. Однако считается, что среднее отношение массы обычного вещества к массе темного гало от космической эпохи не зависит, и таким образом, похоже, что изученные галактики действительно были очень сильно обеднены темной материей, а их гало не соответствуют модели Наварро-Фрэнка-Уайта. Падение скорости вращения симметрично по всем секторам изученных галактик и, следовательно, не может быть приписано локализованным воздействиям вроде влияния карликовых галактик-спутниц.

Естественно задаться вопросом, не объясняет ли их аномальную динамику какая-нибудь теория из популярного у темновещественных отрицателей семейства моделей модифицированной ньютоновской гравитации. Ответ — нет, не объясняет, поскольку в MOND не предполагается зависимости гравитации от времени жизни Вселенной, только от расстояния, разделяющего объект и источник притяжения. Симуляции, основанные на модели формирования галактик в точках связывания филаментов космической сети темной материи, также не согласуются с данными наблюдений. Более или менее удовлетворительным объяснением выглядит разве что формирование плотного диска темной материи из первоначального рассеянного состояния по мере вращения сильно обогащенной барионным веществом молодой галактики. В целом, однако, все эти мотивировки хромают на обе ноги, а то и большее число их. С художественной точки зрения, скажем прямо, убедительней версия Баррингтона Бэйли.

LoadedDice