На протяжении десятилетий группа мятежных теоретиков вела войну с одной из основных концепций космологии - идеей о том, что невидимая, нематериальная форма материи образует первичную структуру Вселенной.
Эта темная материя, которая, кажется, перевешивает материал, из которого мы состоим, в соотношении 5:1, объясняет множество наблюдений: тесная связь галактик и групп галактик, то, как свет от далеких галактик будет отклоняться на пути к земным телескопам, пестрая структура ранней Вселенной, и это лишь некоторые из них.
Будущие революционеры ищут альтернативный космический рецепт. Вместо темной материи они берут слегка измененную силу тяжести. Но попытки перевести их приблизительную идею на точный математический язык всегда противоречили как минимум одному ключевому наблюдению.
Некоторые формулировки правильно описывают галактики, некоторые - искажение световых лучей, но ни одна из них не пробила самое пуленепробиваемое свидетельство темной материи: точные карты древнего света, известного как реликтовое излучение.
Проблемы альтернативных теорий гравитации, известны под общим названием модифицированная ньютоновская динамика или MOND. Главная из них - переосмысление ведущей роли темной материи в сближении Вселенной, как это описано в хорошо зарекомендовавшей себя космологической модели, известной как Лямбда-Холодная Тёмная Материя (LCDM).
Проще говоря, LCDM утверждает, что без темной материи нас не было бы. Младенческая Вселенная была настолько гладкой, что одного гравитационного притяжения обычной материи было бы недостаточно, чтобы собрать частицы в галактики, звезды и планеты.
Введите частицы темной материи. LCDM использует свою совокупную массу для преобразования нормальной материи в современные космические структуры, изучаемые астрономами.
LCDM стала стандартной моделью космологии отчасти потому, что она точно согласуется с реликтовым излучением.
Карта ранней Вселенной показывает почти незаметные толстые и тонкие пятна, пробегающие по космосу. Совсем недавно исследователи смогли более точно измерить ориентацию или поляризацию света реликтового излучения.
Космологи должны будут установить исчерпывающую историю космоса путем воспроизведения этих трех наблюдений: температуры реликтового излучения, поляризации реликтового излучения и текущего распределения галактик и скоплений галактик.
Когда более плотные зоны темной материи притягивают к себе материю, в конечном итоге формируя галактики и звезды, это в значительной степени - но не полностью - размывается.
Сравнивая поляризацию реликтового излучения с современными моделями материи, космологи могут точно измерить именно такой эффект: остатки ряби, в 100 раз меньшие, чем волны, наблюдаемые в реликтовом излучении, сохраняются и сегодня.
Но если мы увеличим масштаб галактики, где ткань пространства довольно неподвижна, поле будет действовать таким образом, который соответствует своим корням MOND: оно переплетается со стандартным гравитационным полем, усиливая его ровно настолько, чтобы удерживать галактику вместе.
Есть опасность упустить что-то полезное, просто предположив, что это невозможно.
