В 2008 году международная группа учёных из Китая и Германии пересмотрела один из фундаментальных параметров нашего космического дома. Масса Млечного Пути, которую астрономы оценивали на протяжении десятилетий, оказалась вдвое меньше, чем считалось ранее. Результаты, опубликованные в рамках Слоановской программы цифрового обзора неба, заставили по-новому взглянуть на структуру галактики и загадочную тёмную материю, которая, как выяснилось, не так массивна, как предполагали предыдущие модели.

Как взвесить галактику по далёким звёздам

Исследователи разработали остроумный метод, основанный на наблюдении звёзд голубой горизонтальной ветви. Эти объекты находятся на окраинах Млечного Пути, на расстоянии около 200 тысяч световых лет от центра. Для каждой из 2400 таких звёзд учёные получали спектр излучения, определяли её тип — красный карлик, белый гигант или иной класс — и по типу вычисляли средние значения массы и яркости. Затем, измеряя видимую яркость, астрономы рассчитывали расстояние до звезды, а по нему — силу притяжения, необходимую, чтобы удержать тело такой массы на данной орбите. Этот подход позволил напрямую оценить гравитационное поле галактики и, следовательно, её полную массу.

Главное преимущество новой работы — беспрецедентный объём данных. Предыдущие измерения опирались на выборки не более чем из 500 звёзд, что делало оценки менее точными. Здесь же статистика в 2400 объектов дала гораздо более надёжную картину. Итоговая цифра — около одного триллиона солнечных масс — оказалась шокирующе скромной на фоне прежних значений, доходивших до двух триллионов.

Тёмная материя теряет вес

Новая оценка включает в себя и массу диска тёмной материи, в который погружён Млечный Путь. Ранее масса Млечного Пути указала на существование скрытого диска из тёмной материи, который может быть вдвое разреженнее известных скоплений. Тёмная материя — таинственная субстанция, невидимая для прямых наблюдений, но проявляющая себя через гравитацию. Именно она, как считается, формирует основную долю материи во Вселенной. Если галактика весит вдвое меньше, значит, и тёмного вещества в ней значительно меньше, чем думали раньше. Это ставит под вопрос модели формирования и эволюции галактик, которые опирались на завышенные цифры.

Исследование проводилось в рамках второй Слоановской программы цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey), которая к тому моменту действовала уже восемь лет. Этот обзор стал частью масштабной попытки построить трёхмерную карту Вселенной до края Большого взрыва, охватив галактики на расстоянии 8 миллиардов световых лет. Её задача — детально изучить четверть небесной сферы с помощью 2,5-метрового телескопа, оснащённого цифровой камерой, в Обсерватории Апач-Пойнт в штате Нью-Мексико. К 2008 году в наблюдаемом сегменте было каталогизировано более 100 миллионов объектов, и данные по звёздам голубой горизонтальной ветви — лишь малая часть этого колоссального архива.

Почему это важно

Пересмотр массы Млечного Пути затрагивает сразу несколько областей астрофизики. Во-первых, он меняет представления о динамике галактики: скорости вращения звёзд, распределение вещества и гравитационный потенциал теперь нужно пересчитывать исходя из новых цифр. Во-вторых, снижение массы тёмной материи влияет на космологические модели, описывающие крупномасштабную структуру Вселенной. Если тёмного вещества меньше, чем предполагалось, то, возможно, его роль в формировании галактик была несколько иной.

Интересно, что работа 2008 года не закрыла вопрос окончательно. В последующие годы разные группы астрономов получали оценки массы Млечного Пути, варьирующиеся от 0,5 до 3 триллионов солнечных масс — в зависимости от метода. Однако исследование китайских и немецких учёных с его обширной выборкой звёзд остаётся одной из ключевых вех в споре о том, сколько же на самом деле весит наша галактика.

Сам подход — взвешивание по движению далёких звёзд — напоминает о словах Альфреда Адлера: каждый человек — творец, созидающий нечто из имеющегося материала. Астрономы, вооружённые спектрографами и телескопами, тоже творят: из крошечных точек света на небе они выстраивают картину мироздания, которая постоянно уточняется и порой переворачивается с ног на голову.