Темная материя в спиральной галактике NGC 1232

Перед вами - далекая спиральная галактика NGC 1232, расположенная в 20° южнее небесного экватора, в созвездии Эридана.

Если говорить точнее, то перед вами ее изображение, составленное из трех снимков (в ультрафиолетовых, синих и красных лучах). Технику получения таких изображений мы уже описывали в 9-м номере журнала за этот год; здесь лишь отметим, что синий цвет на бумаге в действительности отвечает очень горячим областям галактики, сильнее всего излучающим в ультрафиолете, а зеленый - соответствует снимку в синих лучах. Именно так его и надо воспринимать, иначе у вас может сложиться впечатление, что ветви этой спирали зеленые. На самом деле они голубые, как им и положено быть.

Очарование этой галактики, изображение которой получено на одном из 8-ми метровых телескопов VLT, несомненно. Конечно, достичь разрешения Космического телескопа им. Хаббла в условиях земной атмосферы пока еще сложно, даже с использованием адаптивной оптики, но если говорить о светосиле, то здесь наземные телескопы творят сегодня просто чудеса.

Судите сами: расстояние до NGC 1232 около 100 млн. св. лет, а здесь, на этом снимке, галактика буквально у вас "на ладони" с таким количеством деталей, словно она - соседка Млечного Пути. Впрочем, подобное соседство пагубно сказалось бы на нашей Галактике. Взгляните на маленького компаньона этой спирали, напоминающего греческую букву "Тета", который виден слева. Размер нашей Галактики -как раз где-то посередине между размерами галактик этой пары. Именно так, ибо перед нами не просто спираль, а гигантская спираль с поперечником около 200 тыс. световых лет! В соседстве с таким гигантом наш звездный остров подвергся бы значительным искажениям формы.

В полном согласии с учебниками астрономии в этой гигантской спирали мы видим и богатую старыми красными звездами центральную область галактики, и густонаселенные молодыми горячими звездами спиральные рукава; многочисленные очаги звездообразования обильно разбросаны по этим рукавам, которые, в свою очередь, отделены друг от друга пылевыми полосами. Все это до боли знакомо тем, кто много раз читал эти учебники, однако, гораздо интереснее на этом снимке не то, что мы видим, а то, чего мы... не видим!


Астрономы давно научились подсчитывать массу известных компонентов галактик. Миллионы ярких звезд и пылевая материя, увлеченные в спиральном вращении вокруг центра галактики, рассеянные скопления молодых голубых звезд - все это хорошо видно и легко поддается учету. Сложнее учесть миллиарды обычных слабых звезд и обширные регионы межзвездного газа, обладающие вместе такой высокой массой, что они по существу доминируют в динамике внутренних областей галактики. Однако и эта проблема давно уже решена астрономами. Но поверх всего, учтенного астрономами, в этой галактике есть еще нечто невидимое - некая масса, превосходящая все то, что сияет на этом снимке. Присутствие этой материи, существующей в неизвестной пока ученым форме, просто необходимо, иначе никак невозможно объяснить ненормально быстрое вращение внешних областей этой галактики.

Учет скоростей самих галактик в их скоплениях еще больше усугубляет эту проблему, ибо и тут существует многократное расхождение между наблюдаемыми скоростями галактик и теоретически допустимыми для их устойчивого существования в форме скоплений. Была предпринята попытка отождествить эту темную материю с межгалактическим газом. И действительно, рентгеновские снимки некоторых скоплений галактик обнаружили, что они погружены в гигантские облака чрезвычайно горячего (миллионы градусов) газа. Однако утаить водород от сегодняшних методов астрономических наблюдений чрезвычайно трудно. Расчеты показывают, что для того, чтобы сам этот газ не разлетался в разные стороны, масса темной материи должна быть, по крайней мере, в несколько раз больше, чем суммарная масса наблюдаемого межгалактического водорода и всех галактик скопления, вместе взятых! В итоге эта гипотеза дала лишь еще одно доказательство наличия огромного количества темной материи во Вселенной.

Остальные гипотезы, существующие на сегодняшний день, по существу делятся на два типа. Первые так или иначе связывают темную материю с объектами макромира, например: коричневыми и белыми карликами, или нейтронными звездами и черными дырами. Вторые гипотезы обращаются к микромиру и пытаются отождествить эту материю с почти не взаимодействующими с веществом элементарными частицами, имеющими, тем не менее, некоторую массу покоя. К примеру, в одной из них предполагается наличие ненулевой массы покоя у нейтрино. Имей электронные нейтрино массу хотя бы 10 эВ, и их роль в космологическом масштабе сразу стала бы несомненной!