Pro темную материю

На протяжении тысяч лет астрономы пытались понять, как «работает» Вселенная, просто глядя на огни в небе. Затем, начиная с Галилея, они научились видеть другие огни на небе, которые было невозможно рассмотреть невооруженным глазом, но стало возможно с помощью телескопа. К середине ХХ века появились телескопы, позволяющие видеть за оптическими частями электромагнитного спектра, стали известны радиоволны, инфракрасное и рентгеновское излучение. Достижения науки и техники использовались астрономами и представителями других дисциплин. После того как существование темной материи было доказано и принято большинством ученых, астрономы поняли, что им теперь придется использовать новые подходы, если они хотят понять, как все-таки работает Вселенная. Как «вступать в контакт» с этим новым и неизведанным? Если они не найдут способа это сделать, то придется, как и астрономам прошлого, у которых не было необходимых инструментов, только теоретизировать.

Богдан Пачинский, польский и американский астрофизик. Одним из первых стал применять численное моделирование в астрофизических исследованиях (1940–2007)

С темной материей с самого начала было связано много теорий. Да и доказательства ее существования были непрямые. Мы «знали», что она там, из-за ее влияния на то, что можем видеть. Мы смогли бы ее увидеть, если бы она не находилась так далеко и не была такой тусклой, что наши обычные инструменты, с помощью которых ведутся наблюдения, не в состоянии помочь. Как-то Вера Рубин пошутила, сказав, что темная материя вполне может быть «остывшими планетами, мертвыми звездами, кирпичами или бейсбольными битами».

В 1986 году Богдан Пачинский предложил использовать эффект гравитационного микролинзирования для выявления скрытой массы (или темной материи). Искривление лучей света в гравитационном поле аналогично действию линзы на световые лучи. Поэтому гравитирующий объект создает в результате искривления лучей света изображения (они называются «дýхи») далекого объекта. Необходимо отметить, что при этом блеск дýхов может быть много больше блеска самой линзируемой галактики. К настоящему времени известны десятки дýхов далеких галактик и квазаров, которые появились в результате гравитационного линзирования их света более близкими галактиками или скоплениями галактик.

Вообще, гравитационная линза – это массивное тело, то есть планета или звезда, или система тел, то есть галактика, скопление галактик, скопление темной материи, искривляющие своим гравитационным полем направление распространения электромагнитного излучения подобно тому, как обычная линза искривляет световой луч. Чтобы гравитационные линзы были способны существенно исказить изображение фонового объекта, это должны быть достаточно большие сосредоточения массы, то есть на существенное искажение способны галактики и скопления галактик. Более компактные объекты, например, звезды, тоже способны отклонять лучи света, но на столь малые углы, что зафиксировать такое отклонение, как правило, невозможно. В этом случае можно лишь заметить кратковременное увеличение яркости объекта-линзы в тот момент, когда линза проходит между Землей и фоновым объектом. Если объект-линза яркий, заметить такое изменение практически невозможно. Если объект-линза неяркий или же не виден совсем, то такая кратковременная вспышка вполне может наблюдаться. Это и называется микролинзированием. Такой процесс позволяет обнаружить массивные и не видимые никаким иным способом плотности материи. А как мы уже знаем, свыше 90 % массы Вселенной находится в скрытой, ненаблюдаемой форме.

Суть гравитационного линзирования в том, что при наблюдении дальнего источника в космосе через другой космический объект форма дальнего источника света искажается. Это может быть вызвано звездой или галактикой, через которую проходит свет от дальнего объекта. При помощи гравитационного линзирования можно обнаружить неяркие объекты.