Колин Стюарт - Вселенная на ладони [litres]

Очевидно, что физики делали все возможное для того, чтобы уловить СВМЧ. Но результаты пока остаются весьма скромными. Эта концепция продолжает оставаться лучшей из всех существующих на данный момент, но если в ближайшее время астрономам не удастся фактически обнаружить эти частицы, им не останется ничего другого, как вернуться к своим планшетам. Сторонники другой идеи, совершенно отличной от этой, – МОНД – уже предчувствуют запах крови и готовятся к атаке.

Для того чтобы объяснить, почему наблюдаемой в галактиках гравитации недостаточно для наблюдаемой скорости движения их звезд, нам необходима темная материя. Поэтому мы придумали невидимую субстанцию, чтобы восполнить этот недостаток.

Но что, если мы в действительности неправильно понимаем смысл гравитации? Что, если нам кажется, что гравитации недостаточно, лишь потому, что мы в действительности не понимаем, как работают эти силы в масштабах больших галактик? Это ровно то, что утверждают сторонники модифицированной ньютоновской динамики (МОНД). Концепция МОНД утверждает, что гравитация не является универсальным законом, открытым Ньютоном: в случае ее применения к большим масштабам она требует соответствующей модификации. Эта идея была впервые выдвинута в 1983 году израильским физиком Мордехаем Милгромом.

Спиральная галактика может выглядеть плоской, но это касается лишь видимой ее части. Вероятно, что Млечный Путь погружен в обширное гало темного вещества. Это гало имеет форму большого раздавленного надувного мяча, у которого снизу и сверху диска темной материи больше, чем по его сторонам.

Астрономы составили его карту путем отслеживания карликовых галактик, совершающих орбитальное вращение вокруг Млечного Пути. У нашей Галактики около пятидесяти таких небольших спутников, каждый из которых имеет меньше звезд, чем другие галактики, подобные Млечному Пути. Точно так же, как мы используем движущиеся по орбите звезды для установления веса сверхмассивной черной дыры Стрельца А, вес Млечного Пути мы измеряем с помощью карликовых галактик-спутников.

Галактическое гало также является местом нахождения множества шарообразных скоплений. Эти плотные группы древних звезд, если смотреть в телескоп или через бинокль, представляют собой в высшей степени эффектное зрелище.

До 40 % шарообразных скоплений Млечного Пути вращаются ретроградно – в противоположном направлении по отношению к звездам, находящимся на диске. Так же, как и в случае с ретроградными спутниками нашей Солнечной системы, это, вероятнее всего, означает, что они являются захваченными объектами.

Ускорение движения типичной звезды вокруг спиральной галактики в 10 миллиардов раз меньше, чем ускорение вымышленного ньютоновского яблока при его падении на землю. По утверждению Милгрома, при таком незначительном ускорении нам следует видоизменять уравнения Ньютона. Теоретики МОНД утверждают, что объекты, находящиеся в слабых гравитационных средах, испытывают несколько большее тяготение, чем мы могли бы ожидать в норме.

Чтобы та или иная научная теория воспринималась всерьез, она должна выдвигать проверяемые предположения. Проповедники МОНД воспользовались ее модифицированными уравнениями для того, чтобы предсказать орбиты семнадцати карликовых галактик, вращающихся вокруг Андромеды (ближайшей к Млечному пути большой галактики). И они попали точно в цель.

Расположенное на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли, скопление Пуля на самом деле представляет собой два скопления галактик, находящихся в процессе столкновения. Астрономы установили, по какой схеме происходит распространение горячих газов в процессе слияния. Они также воспользовались тем фактом, что скопления приводят к отклонению света, идущего от далеких объектов, – гравитационное микролинзирование – для того, чтобы установить характер распределения масс внутри них.

Здесь происходит четкое разделение между горячим газом и большей частью остальной массы. По этой причине большая часть массы должна оставаться невидимой. Многие считают это является явным признаком присутствия темной материи и неопровержимым аргументом против МОНД. Но в последние годы защитники концепции МОНД выступили с новыми доводами, объясняющими и это несоответствие.

Критики темной материи также указывают на скорость, с которой столкнулись скопления, – 3 тысячи километров в секунду. Такие высокие скорости не фигурировали в более ранних компьютерных моделях темной материи. Но в настоящее время модели были соответствующим образом отрегулированы. Таким образом, скопление Пуля остается огромным камнем преткновения.

Между тем, МОНД продолжает оставаться маргинальной теорией. Большинство астрономов и космологов отдают предпочтение идее темной материи. Это в большой степени связано с тем, что темная материя, являющаяся физической сущностью, позволяет объяснить, как структура образовалась на ранней стадии развития Вселенной. Гравитационное притяжение темной материи способствовало скоплению обычной материи с превращением ее в звезды и Галактики в расширяющейся после Большого взрыва вселенной.

Это также объясняет, почему Андромеда и Млечный Путь в настоящее время придерживаются курса, ведущего к их столкновению. Для того чтобы расширение Вселенной было преодолено и они начали двигаться в направлении друг к другу, необходимо, чтобы между ними существовало гравитационное притяжение, эквивалентное количеству вещества в галактиках в восемьдесят раз большему, чем все звезды, которые мы можем наблюдать.

Задолго до того, как была обнаружена первая экзопланета, астрономы задавались вопросом о возможности жизни в других частях Вселенной. Еще в 1600 году Джордано Бруно утверждал, что звезды являются лишь далекими подобиями Солнца, со своими планетами и, возможно, живыми существами.

В начале 1960-х годов американский радиоастроном Фрэнк Дрейк предложил новый способ расчета количества разумных цивилизаций, которое может быть обнаружено в Млечном Пути. Он представил свои исследования на первом конгрессе, посвященном поискам внеземного разума (ПВР). Являясь радиоастрономом, он был особенно заинтересован в установлении количества цивилизаций, с которыми можно установить контакт.

Уравнение Дрейка выглядит как упражнение в области теории вероятности. Для того чтобы установить общую вероятность совершения двух событий, необходимо перемножить их индивидуальные вероятности друг на друга. Таким образом, шансы, что монета два раза подряд упадет лицевой стороной вниз, равны 1/4 (1/2 х 1/2). Дрейк отметил семь ключевых факторов, связанных с вероятностью того, имеется ли на планете разумная цивилизация, способная сообщаться посредством радиосигналов. У звезды должна быть планета, а эта планета должна быть подходящей для развития жизни, и жизнь должна зародиться на ней, а она, в свою очередь, должна развить разум. И т. д.