Всё, что мы видим в космосе — от Земли и Солнца до чёрных дыр — составляет лишь 15% всей материи Вселенной. Остальные 85% приходятся на загадочную невидимую субстанцию, которую астрономы называют тёмной материей.

Её существование подтверждается гравитационным влиянием на видимое вещество, но природа тёмной материи остаётся одной из главных загадок науки. С запуском Обсерватории Веры Рубин, которая в июне 2024 года представила первые снимки, началась 10-летняя миссия по изучению этой тайны. Имя обсерватории выбрано не случайно: Вера Рубин, новатор в астрономии, заложила основы нашего понимания «невидимой» Вселенной.

Широкий взгляд на Вселенную

Расположенная в Чилийских Андах, обсерватория оснащена камерой с разрешением 3200 мегапикселей — самой большой в мире. Каждые три ночи она будет сканировать южное небо, фиксируя объекты, которые движутся, вспыхивают или меняют яркость: сверхновые, астероиды, переменные звёзды. За десятилетие наблюдений Rubin Observatory соберёт 5 петабайт данных — эквивалент 5000 лет непрерывной музыки в MP3.

Но главная цель — картографирование галактик. Их распределение во Вселенной напоминает паутину или пузырьковую структуру, что связано с гравитацией тёмной материи. Чем больше галактик удастся запечатлеть, тем точнее учёные смогут изучать её влияние через эффект гравитационного линзирования — искривления света массивными объектами.

От Нептуна к тёмной материи

История открытий невидимого вещества началась задолго до Рубин. В XIX веке аномалии в движении Урана указали на существование Нептуна, подтвердив законы Ньютона. В 1930-х астроном Фриц Цвики, изучая скопление галактик в Созвездии Волосы Вероники, обнаружил, что их масса, рассчитанная по скоростям, в сотни раз превышает видимую. Он ввёл термин «тёмная материя», но доказать её существование тогда не удалось.

Позже, в 1960-х, Вера Рубин и её коллега Кент Форд измерили скорости вращения звёзд в галактиках. Согласно законам Кеплера, внешние звёзды должны двигаться медленнее, но данные показали обратное. Это означало, что галактики окружены невидимым массивным halo — тёмной материей. «Либо мы отвергаем законы гравитации, либо признаём, что 85% материи невидимо», — говорила Рубин.

Наследие Рубин и новые горизонты

Работы Веры Рубин заложили основу современной космологии. Сегодня её имя носит не только обсерватория, но и юбилейная монета США. Однако вопрос «Что такое тёмная материя?» остаётся открытым.

Современные теории предполагают, что она может состоять из гипотетических частиц вроде вимпов (слабовзаимодействующих массивных частиц) или аксионов. Rubin Observatory поможет проверить эти гипотезы, анализируя:

1. Распределение галактик — следы тёмной материи в крупномасштабной структуре Вселенной.
2. Слабые гравитационные линзы — искажения света от далёких галактик, вызванные невидимой массой.
3. Динамику звёздных скоплений — аномалии, которые укажут на скрытую гравитацию.

Будущее исследований

По мере накопления данных Rubin Observatory станет ключом к новым открытиям. Например, карта тёмной материи может объяснить, как тёмная энергия ускоряет расширение Вселенной. Кроме того, обсерватория будет отслеживать опасные астероиды и изучать природу кратковременных явлений, таких как вспышки сверхновых.

«Рубин» — это не просто телескоп. Это машина времени, позволяющая заглянуть в прошлое Вселенной и разгадать её величайшую тайну, — отмечает астрофизик Мария Паттерсон, участник проекта.

Открытие тёмной материи изменит наше понимание физики. Благодаря Обсерватории Веры Рубин человечество сделает ещё один шаг к разгадке: что скрывает 85% космоса? Возможно, ответ приблизит нас к новой научной революции, сравнимой с открытием квантовой механики.

Статья переработана и дополнена с учётом последних данных о миссии Rubin Observatory. Источники: The Conversation, NOIRLab.