По всей видимости, астрономам удалось обнаружить первые достоверные свидетельства существования темной материи — вещества, о природе которого до сих пор не было никаких экспериментальных данных.

Еще в первой половине ХХ века было замечено, что всей массы вещества во Вселенной недостаточно, чтобы наблюдаемая картина мира вписывалась в существующую теорию гравитации. Согласно расчетам, галактики обладают слишком малой плотностью, чтобы образовывать стабильные структуры, которые удерживались бы от распада одной только силой собственного тяготения. Остается либо признать, что либо теория гравитации не совсем верна, либо допустить, что вещества во вселенной гораздо больше, чем удается обнаружить.

В рамках первого подхода была сформулирована альтернативная теория гравитации, утверждающая, что в галактических масштабах сила притяжения усиливается относительно значений, предсказанных Ньютоном и Эйнштейном. Однако большее признание получила гипотеза, согласно которой большая часть вещества во вселенной приходится на т.н. «темную материю» — загадочную субстанцию, не излучающую электромагнитных волн и взаимодействующую с обычной материей только на гравитационном уровне. И вот астрономы NASA объявили о том, что им впервые удалось обнаружить достоверное доказательство существования темной материи.

Открытие было сделано с помощью орбитального рентгеновского телескопа Чандра в ходе наблюдений объекта 1E0657−56, который образовался от столкновения двух крупных галактик. Механику подобного процесса ученые представляют приблизительно так: большинству звезд столкнувшихся галактик удается свободно разминуться, поскольку они располагаются на очень значительных расстояниях и вероятность их столкновения чрезвычайно мала. Совсем иначе ведут себя при этом газовые облака, составляющие основную массу видимого вещества галактик. Молекулы газа сталкиваются, облака тормозятся и разогреваются. Таким образом, в результате столкновения галактик образуется формация, состоящая из облака раскаленного газа в центре и двух крупных звездных скоплений по бокам — объект 1E0657−56 является типичным примером подобной формации.

Согласно альтернативной теории гравитации, центральное газовое облако должно было бы стать самым массивным элементом системы. Однако расчеты свидетельствую о том, что если бы это было так, структура формации была бы совершенно иной, а основная часть вещества галактик свободно пролетела через область столкновения. По всей видимости, этим веществом могла быть только темная материя.

Кроме того, масса звездных скоплений по бокам формации была подсчитана через эффект гравитационного линзирования — отклонения света, приходящего от еще более удаленных объектов, под действием гравитации. Параллельно была оценена масса видимого вещества данных скоплений — она оказалась во много раз меньше, чем их номинальная масса, определенная по искривлению траектории света. Астрономы NASA считают, что эту разницу нельзя объяснить ничем иным, кроме наличия темной материи.

Читайте также статью «Невидимая Вселенная» о том, как рентгеновская астрономия помогает в раскрытии самых главных секретов мироздания.