Как скорость галактик выдала невидимую массу
В скоплении галактики не движутся по одной аккуратной орбите: они разлетаются в разных направлениях, сталкиваются и меняют скорость под действием общей гравитации. Астрономы могут оценить их движение по спектру света: из-за эффекта Доплера линии спектра смещаются, и по этому смещению видно, приближается галактика или удаляется и насколько быстро.
Но измерить скорости — лишь половина задачи. Нужно понять, достаточно ли вещества, чтобы гравитация удерживала скопление связанным. Для этого используют связь между движением тел и массой системы: чем сильнее тела разогнаны, тем больше массы требуется, чтобы не дать им разлететься.
Света оказалось недостаточно
В скоплении Волос Вероники — его также называют скоплением Кома — наблюдаемое движение галактик указывало на гораздо более сильное притяжение, чем могло обеспечить видимое вещество. Цвикки предположил, что значительная часть массы не светится, но всё же действует гравитационно. Так появилась одна из первых научных формулировок идеи тёмной материи.
Это был вывод не из наблюдения самой невидимой субстанции, а из несоответствия: измеренные скорости требовали большего гравитационного «якоря», чем давали видимые звёзды и газ. Позднее астрономы стали находить другие признаки того, что масса во Вселенной распределена не только там, где виден свет.
От расчёта — к космической загадке
Такой способ рассуждения важен и за пределами этого скопления: астрономы могут судить о невидимой массе по тому, как она меняет движение видимых объектов. Однако первоначальная оценка сама по себе не раскрывала, из чего состоит тёмная материя; она показывала, что наблюдаемой материи для объяснения гравитации не хватает.
В этом и состоит неожиданная сила идеи Цвикки: невидимое стало предметом измерения не потому, что его удалось разглядеть, а потому, что без него галактики двигались бы иначе.
