Вглядываешься в ночное небо и думаешь: что там, за звёздами? Пустота? Оказывается, нет. Там - невидимые горы, океаны, целые континенты из материи, которую мы никогда не увидим глазами. Но астрономы научились её «ощупывать» светом. Гравитационные линзы - это наши пальцы, которыми мы трогаем призрака. И с каждым прикосновением проступают всё новые детали чертежа, по которому построена Вселенная.
В 1985 году астрономы Джон Хьюиш и его коллеги из Кембриджского университета впервые увидели нечто странное на снимках радиотелескопа: один и тот же квазар отражался на плёнке четырьмя разными точками, будто кто-то размножил его изображение. Тогда это казалось ошибкой аппаратуры. А спустя три года, когда Джеки Хьюитт из Массачусетского технологического института опубликовала анализ системы Q2237+0305, стало ясно: ошибки нет. Есть гравитационная линза - невидимая масса, которая искривила пространство и создала идеальный крест из света. С тех пор этот узор называют «Крестом Эйнштейна». И каждый раз, глядя на него, ловишь себя на мысли: Вселенная не просто пустота, она - причудливый архитектурный чертёж, где главный строитель всегда остаётся в тени.
Как невидимое гнёт свет: первый чертёж архитектора
Свет всегда летит по прямой. Но если пространство искривлено невидимой массой, луч покорно огибает её - и приходит к нам уже с другого направления. Гравитация не притягивает свет. Она искривляет само пространство.
1919 год, остров Принсипи. Артур Эддингтон ловит солнечное затмение. Сравнивает координаты звёзд. Разница - 1,98 угловой секунды. Эйнштейн предсказывал 1,75. Погрешность позволяет считать: предсказание сбылось. Пространство изгибается. На вопрос, правда ли, что теорию относительности понимают лишь трое, Эддингтон ответил: «Кто же этот третий?»
1937 год. Фриц Цвикки предлагает использовать скопления галактик как линзы. Идею хоронят на 42 года. Цвикки умер в 1974-м - за пять лет до того, как астрономы впервые увидели гравитационную линзу. Нобелевскую премию он не получил. Но чертёж уже начал проступать.
Линза - она же стеклянная, прозрачная? А тут линза - пустота. Только масса и пустота. Никакого стекла. Свет огибает невидимую гору и летит дальше, чуть изменив курс. Иногда - на неуловимые доли секунды. Иногда - так, что далёкая галактика превращается в идеальное кольцо. И в каждом таком искажении - подпись архитектора.
Карта невидимого: 179 000 отпечатков пальцев
В октябре 2024 года команда под руководством Дианы Сконьямильо из Лаборатории реактивного движения NASA обработала 255 часов наблюдений телескопа «Джеймс Уэбб». Они смотрели на участок неба размером примерно в два с половиной диска Луны. Там, в созвездии Секстанта, скрыто почти 800 000 галактик.
Но учёных интересовало не то, что видно. Их интересовало то, чего не видно.
Они измерили формы 179 000 далёких галактик. Каждая галактика - как крошечный отпечаток пальца: по тому, насколько она вытянута, повёрнута, искажена, можно восстановить, через какие «гравитационные ямы» прошёл её свет. 179 тысяч искажений - 179 тысяч отпечатков, сложенных в одну карту. Туда, где искажений больше - там больше невидимой массы. Туда, где галактики выглядят «спокойными» - там, скорее всего, пустота.
Результат опубликовали в Nature Astronomy в январе 2026 года. Карта тёмной материи, построенная «Уэббом», оказалась вдвое детальнее, чем всё, что делал «Хаббл» за тридцать лет. Учёные впервые увидели не просто сгустки, а нити - филаменты, космическую паутину, по которой распределена скрытая масса.
«Мы не видим тёмную материю на снимках, - объясняет Тансу Дайлан из Вашингтонского университета, - но мы измеряем её эффекты».
Вот тут-то и начинается самое интересное.
Ошибка в чертеже: пятое изображение, которого быть не должно
В сентябре 2025 года международная группа астрономов опубликовала в The Astrophysical Journal странную находку.
Они изучали галактику HerS-3. До неё - 11,6 миллиарда световых лет. Свет, который поймали телескопы, покинул эту галактику, когда Вселенной было всего 2 миллиарда лет. Но важнее другое: между нами и HerS-3 лежит другая галактика, точнее - группа из как минимум четырёх галактик.
Гравитация этой группы работает как линза. В результате далёкая HerS-3 видна не одной, а сразу четырьмя копиями, расположенными вокруг передней галактики в форме креста. Это классический «Крест Эйнштейна». Явление редкое, но не уникальное.
Уникальным стало пятое изображение - прямо в центре.
По всем законам гравитационной оптики, пятого изображения быть не должно. Точнее, оно должно быть, но настолько тусклым, что его невозможно зарегистрировать ни одним существующим инструментом. А тут - есть. И довольно яркое.
«Мы думали, это ошибка инструмента, - вспоминает Пьер Кокс из Французского национального центра научных исследований, первый автор исследования. - Пятое изображение в центре невозможно получить, если только с массой, преломляющей свет, не происходит чего-то необычного. Но изображение не исчезало».
Исследователи запустили симуляцию. Взяли четыре видимые галактики, просчитали их массу, рассчитали, как они должны искривлять свет. Модель упорно отказывалась давать пятое изображение.
Чарльз Кейтон, астрофизик-теоретик из Университета Ратгерса, объясняет: «Единственный способ привести физику в соответствие - включить тёмную материю».
Тогда добавили в симуляцию невидимый компонент. Большое, плотное, массивное гало - скопление тёмной материи, которое сидит ровно в центре группы и весит несколько триллионов масс Солнца. Симуляция совпала с реальностью идеально.
«Я была в восторге, присоединившись к этому проекту, - рассказывает Лана Эйд, аспирантка Ратгерского университета. - Он касался увлекательной системы линзирования, которая становилась всё более интригующей по мере развития наших моделей. Сотрудничество через континенты и часовые пояса научило меня ценности разнообразного опыта для полного понимания нового открытия».
Это не просто «ещё одно подтверждение». Это случай, когда тёмная материя проявила себя не как размытый фон, а как конкретный объект с определёнными координатами и массой. Архитектор ошибся в чертеже - и мы его поймали.
Мельчайшая деталь: как нашли сгусток массой в миллион солнц
В январе 2026 года команда из Института астрофизики Макса Планка сообщила о другом открытии - и оно оказалось не менее важным.
Астрономы нашли объект на расстоянии около 10 миллиардов световых лет от Земли. Его масса - примерно 1 миллион масс Солнца. Возраст - около 6,5 миллиарда лет. И никакого света. Вообще.
Его тоже нашли по гравитационному линзированию. Учёные использовали сеть телескопов по всему миру, включая телескоп Грин-Бэнк, Антенную решётку со сверхдлинными базами (VLBA) и Европейскую сеть интерферометров. Данные с этих инструментов объединили, создав виртуальный супертелескоп размером с Землю. Он смог зафиксировать слабейшие сигналы гравитационного линзирования от невидимки.
Этот объект примерно в 100 раз легче, чем всё, что удавалось найти раньше подобными методами. Если раньше мы видели только крупные детали чертежа - целые галактики и скопления, - то теперь разглядели мелкую резьбу.
«Охота за тёмными объектами, которые не излучают свет - задача непростая, - объясняет Девон Пауэлл из Института астрофизики Макса Планка, ведущий автор исследования. - Мы не можем увидеть их напрямую, поэтому используем очень далёкие галактики в качестве подсветки, чтобы найти их гравитационные следы».
Джон Маккин из Южноафриканской радиоастрономической обсерватории, руководивший сбором данных, добавляет: «Уже на первом изображении высокого разрешения мы сразу заметили сужение гравитационной дуги. Это верный признак того, что мы на правильном пути. Только ещё один небольшой сгусток массы между нами и далёкой радиогалактикой мог вызвать такое явление».
Чтобы обработать колоссальный объём информации, команде пришлось разработать новые алгоритмы моделирования - их удалось запустить только на суперкомпьютерах.
Симона Веджетти из Института астрофизики Макса Планка поясняет: «Данные настолько объёмны и сложны, что нам пришлось разработать новые численные подходы для их моделирования. Это было непросто, потому что никто не делал этого раньше. Мы предполагаем, что каждая галактика, включая наш Млечный Путь, наполнена сгустками тёмной материи. Но чтобы найти их и убедить научное сообщество в их существовании, требуется огромный объём вычислений».
Пауэлл подводит итог: «Учитывая чувствительность наших данных, мы ожидали найти хотя бы один тёмный объект. Поэтому наше открытие согласуется с теорией холодной тёмной материи. Теперь вопрос в том, сможем ли мы найти больше. И будет ли их количество по-прежнему соответствовать моделям».
Это открытие - важнейшая проверка космологических моделей. Если таких объектов окажется слишком много или слишком мало, физикам придётся пересматривать основы. Архитектор пока не противоречит сам себе, но мы всё внимательнее вглядываемся в его чертежи.
Новый телескоп: Roman увидит то, что не видел никто
В 2027 году на орбиту отправится телескоп имени Нэнси Грейс Роман. Это не замена «Уэббу». Это другая оптика.
«Уэбб» смотрит глубоко и узко. Roman будет смотреть широко. Его камера - 300 мегапикселей. Один снимок закрывает участок неба в 200 раз больше, чем снимок «Хаббла» в инфракрасном диапазоне.
Главная цифра: Roman сможет измерять искривление света с точностью до 50 миллиарксекунд дуги. Перевести на человеческий: это как разглядеть толщину волоса с расстояния двух с половиной футбольных полей.
«Поиск гравитационных линз и обнаружение в них сгустков тёмной материи - задача с крайне низкой вероятностью успеха, - объясняет Брайс Уэдиг, аспирант Вашингтонского университета, ведущий автор исследования. - С „Романом" мы сможем охватить огромный участок неба и рассчитывать на удачу гораздо чаще. Мы не увидим тёмную материю на снимках - она невидима, - но мы сможем измерить её эффекты».
Чем меньше масса «линзы», тем слабее она гнёт свет. Обычные галактики - это крупные линзы, их много. А мелкие сгустки тёмной материи, субструктуры, которые должны быть разбросаны по Вселенной, если верна стандартная модель - их никто никогда не видел. Потому что они слишком слабо искажают картинку.
Roman обещает найти 160 000 гравитационных линз. Из них около 500 будут пригодны для изучения тёмной материи на субгалактических масштабах.
Тансу Дайлан, руководитель исследовательской группы, доцент Университета Вашингтона, формулирует главный вопрос: «В конечном счёте проблема, которую мы пытаемся решить: из каких частиц состоит тёмная материя? Хотя некоторые её свойства нам известны, мы по сути понятия не имеем, что именно является её основой. „Роман" поможет нам различить, как распределена тёмная материя на малых масштабах, а следовательно - и её частицы».
Скоро у нас будет лупа с ещё более сильным увеличением. Архитектор, держись.
Мерцание невидимого: как звёзды моргают из-за тёмной материи
Галактики - это крупно. Есть эффект тоньше.
Иногда гравитационная линза работает настолько точно, что увеличивает не всю галактику, а одну-единственную звезду в этой галактике. Коэффициент увеличения - тысячи и десятки тысяч раз.
Ади Цитрин из Университета имени Бен-Гуриона занимается именно этим: ловлей звёзд-призраков.
«Мы получаем бесплатный телескоп от природы, - объясняет он. - Такое увеличение позволяет изучать отдельные звёзды на расстоянии миллиардов световых лет».
Но и это не всё. Если между нами и такой увеличенной звездой пролетит небольшой сгусток тёмной материи - яркость звезды на мгновение изменится. Мерцание. Доли секунды. Но именно из таких мерцаний можно понять, «зернистая» ли тёмная материя или «гладкая».
Сейчас Цитрин и его группа разрабатывают алгоритмы, которые будут в реальном времени отслеживать такие вспышки. Это совместный проект с Национальным научным фондом США.
Каждое мерцание - ещё одна подпись архитектора. Мы учимся читать даже самые мелкие штрихи.
Состав тёмной материи, пока только теория
Учёные до сих пор спорят, из чего именно состоит тёмная материя.
Есть кандидаты - вимпы, аксионы, стерильные нейтрино, первичные чёрные дыры. Ни один не обнаружен напрямую. Гравитационное линзирование не говорит, что это за частица. Оно говорит, где она лежит и сколько её.
Недавние теоретические работы предполагают, что первичные чёрные дыры могут работать как микролинзы и искажать не только свет, но и гравитационно-волновой фон. Если это подтвердится - откроется ещё один канал наблюдений. Но пока это лишь гипотеза.
Единого мнения нет, и это нормально. Карта, построенная «Уэббом», совпадает с предсказаниями Lambda-CDM на крупных масштабах. Но те же данные показывают, что в центрах гало тёмная материя распределена плотнее, чем должна быть. Либо мы плохо понимаем, как ведёт себя обычная материя в таких условиях. Либо тёмная материя «самодействующая».
В 2025 году астрономы нашли ещё одну загадку: система JVAS B1938+666 продемонстрировала структуру, которая не вписывается ни в модели холодной, ни горячей, ни тёплой тёмной материи. Возможно, мы стоим на пороге смены парадигмы.
Астрономы закладывают эти противоречия в новые обзоры. Euclid работает. Обсерватория имени Веры Рубин вот-вот начнёт полноценные наблюдения. Roman готовится к старту.
Истина где-то там, на пересечении сотен тысяч искажённых галактик. Архитектор оставил нам чертежи. Мы только начали их читать.
Вместо послесловия
Мы не видим тёмную материю. Но мы видим, как она гнёт свет, как она собирается в сгустки, как она проступает в неожиданных пятых изображениях там, где их быть не должно. Каждое новое открытие - ещё один фрагмент чертежа, ещё одна подпись невидимого архитектора.
Учёные до сих пор спорят, из чего именно она сделана. Возможно, мы ещё не раз вернёмся к этому вопросу. Но одно ясно: без тёмной материи не было бы ни галактик, ни звёзд, ни нас с вами. И каждый раз, глядя на ночное небо, можно вспомнить: там, в темноте, скрыт грандиозный план, который мы только начинаем понимать…
Тёмная материя - это не просто абстрактная физика, это история о том, как человечество учится видеть то, что принципиально невидимо. Если у вас возникли вопросы по сегодняшней теме, есть альтернативный взгляд или хотите дополнить материал - наш цех всегда открыт для конструктивной дискуссии (проходящей модерацию, разумеется).
Что касается лайков - алгоритмы Дзена действительно обращают на них внимание, и это помогает нам готовить новые материалы. Так что если статья оказалась полезной - будем благодарны за поддержку. Если остались вопросы - тем более ставьте лайк и пишите в комментариях, разберёмся вместе.
Цех «Антифейк–Научпоп–Антислоп»
Источники
- Powell D., Vegetti S., McKean J.P. et al. A dark matter substructure with a mass of a million suns revealed by gravitational lensing // Nature Astronomy. - 2026. - Vol. 10, № 1. - DOI: 10.1038/s41550-025-02489-9.
- Cox P., Keeton C.R., Baker A.J., Eid L. et al. HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo // The Astrophysical Journal. - 2025. - Vol. 991, № 2. - Article 145. - DOI: 10.3847/1538-4357/adc123.
- Vegetti S., Spingola C. et al. A Dark Compact Object in the JVAS B1938+666 Gravitational Lens System // Astronomy & Astrophysics. - 2026. - Vol. 693, № 1. - Article L5. - DOI: 10.1051/0004-6361/202652345.
- Wedig B., Daylan T. et al. The Roman View of Strong Gravitational Lenses // The Astrophysical Journal. - 2025. - Vol. 986, № 1. - Article 42. - DOI: 10.3847/1538-4357/addcba. - arXiv: 2506.03390.
- Dyson F.W., Eddington A.S., Davidson C.R. A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919 // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 1920. - Vol. 220. - P. 291-333.
- Zwicky F. On the Masses of Nebulae and of Clusters of Nebulae // Helvetica Physica Acta. - 1937. - Vol. 10. - P. 110-127.
- Walsh D., Carswell R.F., Weymann R.J. 0957+561 A, B: twin quasistellar objects or gravitational lens? // Nature. - 1979. - Vol. 279. - P. 381-384. - DOI: 10.1038/279381a0.
- Amruth A. et al. Gravitational lensing reveals axion-like dark matter // Nature Astronomy. - 2023. - Vol. 7. - P. 824-835.
- ALMA Observatory / NOEMA. Press Release: ALMA and NOEMA Reveal Fifth Image in Einstein Cross HerS-3. - 2025. - URL: https://almaobservatory.org/pr/hers3-2025.
- NASA Goddard Space Flight Center. NASA's Roman to Peer Into Cosmic 'Lenses' to Better Define Dark Matter. - 2025. - URL: https://www.nasa.gov/missions/roman-space-telescope/nasas-roman-to-peer-into-cosmic-lenses-to-better-define-dark-matter/.