Александр Дюма-отец однажды заметил: «У домов, как у людей, есть своя душа и свое лицо». Если вдуматься, то же самое можно сказать и о галактиках — этих гигантских звёздных мегаполисах, чей облик и судьба определяются не только видимым веществом, но и чем-то незримым, что пронизывает космос и управляет его архитектурой. Современная наука предполагает, что привычная нам материя — звёзды, планеты, газ, пыль — составляет лишь 4,4% от общей массы Вселенной. Ещё около 23% приходится на загадочную тёмную материю, а львиная доля — более 70% — это тёмная энергия, природа которой пока ускользает от понимания. Но именно тёмная материя, похоже, играет роль невидимого «цемента», без которого галактики просто не смогли бы родиться.

Невидимые облака в 10 миллиардов солнц

Ещё в 2007 году астрономы НАСА, вооружённые инфракрасным телескопом Spitzer, пристально вглядывались в самые удалённые уголки космоса. Их целью были инфракрасные галактики — одни из древнейших объектов, которые мы вообще способны разглядеть с Земли. И вот что выяснилось: каждую такую галактику окружает колоссальное облако тёмной материи. Его масса превышает солнечную примерно в 10 миллиардов раз. Само вещество остаётся невидимым — оно не излучает, не поглощает и не отражает свет, — но его гравитационное влияние выдаёт присутствие этого скрытого каркаса.

Наблюдения показали прямую связь между тёмной материей и рождением звёзд. Чтобы рассеянный в пространстве газ сжался и зажёг новое светило, требуется некая сила, которая соберёт его воедино. По всей видимости, именно тёмная материя выполняет эту работу: накапливаясь в нужном объёме, она своим притяжением стягивает обычный газ, заставляя его уплотняться до критических значений. Так вспыхивают звёзды. А затем гравитация того же невидимого каркаса собирает звёзды в галактики, галактики — в скопления, а скопления — в грандиозные сверхскопления, образующие крупномасштабную структуру мироздания.

Антигравитация и ускоряющаяся Вселенная

Если тёмная материя работает как клей, то тёмная энергия — скорее как невидимая пружина, расталкивающая всё в стороны. Учёные полагают, что она равномерно заполняет всё пространство и обладает отрицательным давлением, порождающим антигравитацию. Именно это, как считается, заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Тёмная энергия разгоняет Вселенную — это подтверждают тридцать лет наблюдений за тысячами галактик.

Примерно 5 миллиардов лет назад, по оценкам исследователей, характер расширения изменился. До этого момента гравитация барионной (обычной) и тёмной материи тормозила разлёт, но затем тёмная энергия взяла верх. Причина — в разной динамике плотностей. Когда объём Вселенной удваивается, плотность тёмной материи падает вдвое, а плотность тёмной энергии остаётся практически неизменной. Рано или поздно наступает перелом, и отталкивание начинает доминировать над притяжением.

Этот сценарий рисует довольно мрачную картину далёкого будущего. Если ускорение будет продолжаться бесконечно, галактики за пределами нашего сверхскопления однажды достигнут горизонта событий и навсегда исчезнут из поля зрения. Космос станет куда более одиноким местом, чем сегодня. Впрочем, уже сейчас сотни скоплений галактик мчатся за край Вселенной с огромной скоростью.

Душа мироздания

Так что же такое тёмная материя? Мы не знаем. Она не взаимодействует с электромагнитным излучением, и зафиксировать её напрямую пока не удалось. Но её гравитационный почерк виден повсюду — от движения звёзд на окраинах галактик до искривления света далёких квазаров. Без неё Вселенная, скорее всего, осталась бы разреженным газовым морем, так и не собравшимся в звёздные острова. А тёмная энергия, в свою очередь, определяет судьбу всего этого грандиозного ансамбля.

Возможно, прав был Дюма: у домов — и у галактик — действительно есть душа. Просто она соткана из того, чего мы не видим.