В созвездии Кита обнаружилась чрезвычайно странная галактика. Странность ее в том, что она идеально подчиняется законам астрономии, но только не той сложной и запутанной астрономии, по законам которой живет весь остальной космос, а какой-то сказочной, образца позапрошлого века.

Когда большая страна двадцать лет кряду пытается переупрямить весь мир и неумолимое течение времени, это просто досадный исторический курьез. Но когда так же ведет себя огромный космический объект, астрофизики бывают всерьез заинтригованы: законы физики требуют беспрекословного исполнения.

Итак, галактика NGC 1052-DF2  решила для себя, что она будет жить по законам астрономии времен Иоганна Кеплера. Та волшебная астрономия дала трещину в 1922 году, когда Джеймс Джинс и Якоб Каптейн измерили скорости орбитального движения звезд в нашей галактике. Скорость напрочь отказывалась подчиняться старому доброму закону всемирного тяготения: звезды двигались так, как будто масса галактики во много раз больше, чем сумма всех ее звезд. В 30-х годах Фриц Цвикки наблюдал то же и в соседних галактиках — в скоплении Волосы Вероники. Дело выглядело так, как будто все галактики находятся в центре массивных сгустков очень тяжелой, но совершенно невидимой материи.

Собственно, те давние астрономические работы можно считать официальным открытием темной материи, составляющей 4/5 всего вещества Вселенной. С тех пор астрономы имели случай убедиться, что каждая галактика состоит главным образом из сгустка темной материи. Все модели показывали, что галактики в их нынешнем виде просто не могли бы сформироваться, если бы это загадочное нечто не стягивало звезды своим притяжением. Что собой представляет эта темная материя, никто толком не понимает до сих пор, но астрономы легко согласились временно закрыть на это глаза, раз уж она позволяет так точно предсказывать образование разных космических структур.

И вот теперь выясняется, что в 65 млн световых лет от нас находится галактика по имени NGC 1052-DF2, категорически не готовая мириться с таким положением вещей. О ней сообщает Питер ван Доккум из Йельского университета и его коллеги. Звезды в ней ведут себя ровно так, как должны были бы себя вести, если бы кроме звезд там ничего не было. Темная материя, которая до сих пор повсюду проявляла себя в искажении звездных орбит, на этот раз по какой-то причине взяла выходной: похоже, ее там просто нет.

Наблюдать за упрямой галактикой, не признающей сложностей современной космологии, весьма любопытно: ведь именно так выглядело бы все в нашей Вселенной, если бы непонятная темная материя не путала карты. А выглядит эта галактика так: будучи по размерам равной нашему Млечному пути, она примерно в двести раз уступает ему по числу звезд. Она такая эфемерная, что сквозь нее видно другие галактики, расположенные за ней (поэтому, собственно, она так долго не привлекала к себе внимания астрономов). Разреженность этой недогалактики лишний раз доказывает, что современные модели формирования галактик верны, и если бы не темная материя, ничего подобного нашему милому и уютному Млечному пути в космосе просто не было бы.

Изображение: NASA, ESA, and P. van Dokkum
Изображение: NASA, ESA, and P. van Dokkum

Откуда взялось такое чудо? На этот счет у Питера ван Доккума есть свои соображения. Совсем неподалеку расположена гигантская эллиптическая галактика NGC 1052. Возможно, сам процесс ее образования или влияние сверхмассивной черной дыры в ее сердцевине привели к тому, что обычное вещество было оторвано от темной материи и вынуждено было образовать галактику собственными силами. Получилось у него не очень хорошо: вроде все на месте, и черная дыра в середине, и глобулярные кластеры, однако все какое-то рыхлое и малахольное.

Эта история, весьма далекая от завершения, поможет астрономам разбираться в том, как на самом деле формируются галактики. Однако у нее есть и более фундаментальный аспект. Дело в том, что начиная с 1920-х гг. находились теоретики, ставившие под сомнение выводы Джинса и Цвикки. Если абсолютно все в космосе движется не по закону гравитации, а так, как будто в закон надо добавить лишнюю массу, возможно, эту массу и искать не надо, а имеет смысл просто подправить сам закон. Например, предположить, что гравитация убывает с расстоянием чуть медленнее. Предложены более или менее складные теории, призванные разрешить проблему темной материи без всякой темной материи. Наблюдение Питера ван Доккума подводит под всей этой суетой жирную черту: его странная галактика доказывает, что нарушение уравнений гравитации происходит хоть и очень часто, но не всегда. Возможны ситуации, когда никакой темной материи нету, и тогда звезды начинают вести себя в точности так, как им предписано. А значит, сама темная материя — не виртуальный эффект неправильной формулы, а нечто реальное, живущее своей жизнью в нашей вселенной. Если бы галактика NGC 1052-DF2 сама не привлекла внимания астрономов, ее следовало бы поискать хотя бы ради того, чтобы немного унять всевозможных любителей нетрадиционной науки и нестандартного мышления — очень уж они бесят.

Остается добавить, что работа ван Доккума и коллег — уже вторая с начала года статья, содержащая серьезные свидетельства реальности темной материи. В феврале поступили данные с радиотелескопа EDGES в западной Австралии: астрофизики измерили поглощение реликтового излучения водородом, заполнявшим Вселенную в догалактическую эпоху. Выяснилось, что его температура сильно ниже, чем ожидалось, и объяснить это можно лишь тем, что газ отдавал тепло частицам темной материи. Да не каким попало, а достаточно легким по сравнению с тем, чего ожидают большинство физиков.

Такое стремительное развитие событий указывает, что за темную материю взялись всерьез и скоро можно ожидать действительно сенсационных новостей. Когда они поступят, обещаем сказать все полагающиеся фразы о мощи разума и неостановимости прогресса. А пока умолкаем в предвкушении.

Эта заметка была опубликована в еженедельнике «Окна», литературном приложении к израильской газете «Вести».