29 октября исполняется 50 лет существования Темной материи

В 1970-х Вера Рубин не стремилась изменить современную космологию. Её просто увлекало изучение небесных тел. Всё началось с самодельного телескопа из картона и стекла, а затем она стала единственной студенткой-астрономом в колледже Вассер, который окончила в 1948 году. Её квалификация позволила поступить в Принстон, но не приняли из-за пола. Несмотря на годы унижений, она прославилась в космологии и стала одним из первых учёных, кто описал крупномасштабную структуру Вселенной.

Всё изменилось, когда она начала изучать движение звёзд и газовых облаков в галактике Андромеда. Никто не ожидал радикальных открытий, но измерения были необходимы. Это классический научный подход: измерить и посмотреть, что получится.

Рубин изучала скорость вращения галактики в зависимости от расстояния до центра. Согласно законам Кеплера (позднее подтверждённым Ньютоном и общей теорией относительности Эйнштейна), скорость вращения зависит от количества материи вокруг. В Андромеде, видимой почти полностью, можно измерить яркость, пропорциональную количеству звёзд, газа и других объектов. Логично было ожидать, что скорость будет высокой в центре и низкой на краю.

Но результаты удивили. Скорость на краю была почти такой же, как в центре. Это касалось не только Андромеды, но и десятков других галактик. Материя вращалась слишком быстро для наблюдаемой массы. Это стало ключевым наблюдением, указывающим на существование тёмной материи — невидимого вещества, удерживающего галактики вместе.

Хотя Рубин не получила Нобелевскую премию, её вклад признан. В 2025 году её изображение появится на серии американских монет.

Швейцарско-американский астроном Фриц Цвикки в 1930-х изучал скопление Волосы Вероники, содержащее более 1000 галактик. Он заметил, что галактики вращаются слишком быстро для наблюдаемой массы, и скопление должно было распасться. Но оно существовало. Цвикки предположил, что его удерживает тёмная материя.

Сегодня мы знаем, что тёмная материя составляет около 85% массы Вселенной. Мы не видим её, но её влияние очевидно. Кривые вращения галактик, структура скоплений и анизотропия космического микроволнового фона указывают на её существование. Без тёмной материи Вселенная была бы иной.