Эллиптическая галактика NGC 1270 находится на расстоянии около 240 миллионов световых лет от нас. Но это не одиноко. Это часть скопления Персея (Абель 426), самого яркого рентгеновского объекта на небе и одного из самых массивных объектов во Вселенной.
NGC 1270 играет главную роль на новом изображении, полученном телескопом Gemini North. Однако на изображении не видна темная материя, которая прочно захватывает галактику и остальные галактики в скоплении Персея.
Древние астрономы были бы поражены тем, что мы узнали о Вселенной. Даже такие астрономы, как Эдвин Хаббл из 20-го века, были бы поражены мощью наших современных телескопов и тем, что они нам показали. В то время далекие галактики казались размытыми и назывались туманностями. Даже природа Андромеды, нашего ближайшего галактического соседа, оставалась неопределенной. В 1920 году Хаббл и другие обсуждали, являются ли Андромеда и другие объекты, которые они видели, небольшими объектами во внешних областях Млечного Пути, туманностями или другими галактиками.
Немецкий философ и мыслитель эпохи Просвещения Иммануил Кант придумал термин «островные вселенные», чтобы описать все эти нечеткие объекты, намекая на их истинную природу. Идея о существовании других галактик, помимо нашей, возникла очень давно, но проверить ее не было возможности. Затем, в 1924 году, Эдвин Хаббл положил конец дебатам. Ему удалось показать, что отдельные звезды в некоторых из этих так называемых «туманностей» на самом деле находились далеко за пределами Млечного Пути.
Это открытие имело решающее значение, и теперь мы знаем, что Вселенная населена сотнями миллиардов или даже триллионами других галактик, таких как наш Млечный Путь.
Теперь астрономы используют мощные телескопы для детального изучения других галактик. Они даже использовали космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы заглянуть в прошлое и увидеть самые ранние галактики Вселенной. Любой желающий может быстро изучить сотни удивительных изображений других галактик всех типов.
Огромные объекты, такие как скопление Персея, предупреждают нас о присутствии чего-то еще более загадочного и сложного для понимания, чем природа галактик. Что-то связывает эти отдельные галактики в единую группу, и мы называем это темной материей.
Растет хор научных голосов, предлагающих прекратить называть это темной материей и вместо этого использовать более точный термин «невидимая материя». Но как бы мы это ни решили назвать, темная материя составляет большую часть материи во Вселенной и затмевает «нормальную» материю, которая взаимодействует со светом и составляет звезды, планеты и нас.
По мере развития космологии ученые нанесли на карту крупномасштабную структуру Вселенной. Эти карты показывают, как галактики и их группы организованы вдоль нитей темной материи, которые действуют как каркасы. Скопление Персея связано с Нитью Персея-Пегаса, длинной и тонкой структурой галактик, простирающейся на миллиард световых лет.
Если бы не было темной материи, ученые полагают, что Вселенная была бы гораздо более однородной. Галактики будут распределены по космосу более равномерно. Но это не то, что мы видим, и NGC 1270 и остальная часть скопления Персея ясно это показывают.
В настоящее время научная теория предполагает, что галактики объединяет паутина невидимой темной материи. Они расположены там, где пересекаются массивные щупальца темной материи. Именно здесь его гравитационное притяжение наиболее сильно.
Короче говоря, скопление Персея и NGC 1270 не были бы там, где они есть, и не были бы сгруппированы вместе без темной материи. Скопление, как и все другие группы, скопления и суперскопления, прочно находятся во власти темной материи.
Американский астроном Вера Рубин сыграла огромную роль в нашем современном понимании темной материи. Она заметила, что звезды и газ на внешнем краю галактики движутся гораздо быстрее, чем можно было предсказать по видимой массе галактики. Ньютоновская физика предполагает, что они должны двигаться медленнее. Рубин и ее коллеги считали, что за видимыми краями галактик должно находиться большое количество невидимой материи. В конце концов она выяснила, что в галактиках должно быть в шесть раз больше темной материи, чем видимой материи.
Рубин столкнулась со многими препятствиями на пути к принятию своих результатов. Будучи женщиной, она не была частью мира астрономии 1970-х годов, где доминировали мужчины. В начале ее карьеры ей было отказано в доступе к некоторым объектам, что замедлило ее прогресс. Теперь ей отдают должное и упоминают вместе с Хабблом и другими влиятельными фигурами в астрономии. Ее именем названа одна из самых мощных и уникальных обсерваторий, когда-либо созданных.
Независимо от того, как мы это называем и кто это открыл, в нашей Вселенной доминирует нечто, чего мы до конца не понимаем.
Примечательно, что ученые могут составить карту невидимой материи, опираясь только на ее умозаключения, не зная, что это такое. Наиболее широко распространенное понимание темной материи лежит в космологической модели лямбда-холодной темной материи (Lambda-CDM), также называемой Стандартной моделью космологии Большого взрыва. Он успешно воссоздает многие вещи, которые мы наблюдаем во Вселенной, в том числе то, как формируются галактики, как Вселенная расширяется и, конечно же, крупномасштабную структуру Вселенной.
Но даже Lambda-CDM не может сказать нам, что такое темная материя. Большинство думает, что это какой-то тип частиц, но если это так, то это крайне неуловимо.
Это не мешает нам видеть его эффект, когда мы наблюдаем такие объекты, как NGC 1270 и скопление Персея.
