Видимое ничто или невидимое нечто! Первые приметы.Все в нашей Вселенной находится в постоянном движении. Но есть и скрепы, соединяющие мир. Это — фундаментальные взаимодействия. Их четыре: электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое. Гравитации принадлежит особое место, это она управляет движением галактик и звездных систем, планет и спутников.

В конце тридцатых годов нашего века американские астрономы Ф, Цвикки и С. Смит изучали скопления галактик, с тем чтобы оценить их массу. В таких методах галактики являются как бы пробными частицами: замерив их скорость, можно вычислить силы, необходимые для удержания галактик в виде сравнительно компактной группы. Результаты были неожиданными поразительны. Скорости отдельных членов скоплений оказались столь велики, что силы взаимного притяжения просто не в состоянии были бы удержать галактики вместе. Между тем скопления существуют миллиарды лет, и ничто не предвещает их скорого разрушения. Цвик- ми и Смит оценили и ту массу, которая могла бы удержать скопления. Она оказалась в десятки раз больше наблюдаемой.

Трудно сказать, почему, но полученные результаты не обратили на себя должного внимания. Может быть, же свалили на несовершенство приборов и методик или на то, что в столь далеких объектах все по-другому. Еще был полон сил Эйнштейн и активно работал над своей единой теорией поля; может быть, надеялись: он

закончит работу, и все объяснится.

Второй звонок прозвучал через двадцать лет, когда было показано, что в Местной группе, куда входит и наша Галактика, тоже наблюдается такой парадокс. Уже были построены новые мощные телескопы, стали совершеннее методы, а парадокс остался.

Прошло еще десять лет, и начал накапливаться материал, ясно говорящий, что и в самих галактиках не все обстоит благополучно. Это был третий и решающий звонок, после него начало разворачиваться действие.

Представим себе груз, раскручиваемый на веревке. За счет его орбитальной скорости создается центробежная сила, уравновешиваемая натяжением веревки. Скорость выше некоторого предела — и груз оборвет веревку, ниже — и он свалится со своей орбиты. В применении к астрономии веревка — это сила тяготения. Чем больше расстояние, тем она меньше и тем медленнее должно двигаться небесное тело по своей орбите. Это и есть второй закон Кеплера.

Он великолепно работает в нашей Солнечной системе. Поскольку на долю Солнца приходится почти 99 процентов всей ее массы, скорости планет практически точно ложатся на теоретически рассчитанную кривую. Несколько иначе обстоит дело в галактиках. Здесь львиная доля массы вовсе не сосредоточена в центре, поэтому чем дальше от него, тем большая масса участвует в гравитационном взаимодействии. В галактике максимум яркости приходится на ее центр. С удалением от него яркость быстро падает. Но есть на нем и еще одна кривая. Достигнув критической точки, она вовсе не собирается убывать, а идет почти параллельно оси расстояний от центра галактики и даже несколько вверх. Это и есть распределение скоростей, полученное астрономами. Как видите, ни о каком соблюдении закона Кеплера и речи быть не может.

Но, возможно, нельзя рассчитывать движение объектов в галактиках методами Ньютоновой механики, а не теории относительности? Проверили. Получили расхождение в доли процента. А эксперимент расходился с теорией в два и более раза. Тут уже не свалишь ни на неточность измерений, которые, кстати, за прошедшие сорок лет очень усовершенствовались, ни на огрехи теории.

Итак, распределение поверхностной яркости в галактиках перестало быть надежным индикатором распределения массы. А если распространить этот вопрос на еще большие масштабы, то он будет звучать так: можно ли считать поверхностную яркость галактик надежным индикатором распределения массы в наблюдаемой Вселенной? Не обманывалась ли в своих расчетах вся существовавшая до сих пор астрономия? Ведь оценки масс типичных галактик как раз и основаны на их светимости, друг все закачалось, как монолит, из-под фундамента которого осыпалась почва.

Понравилась статья? Поделитесь!

Поделитесь вашим мнением

Please enter your comment!
Please enter your name here