Ну, и в заключение. Любая теория должна опираться на результаты наблюдений и экспериментов. И гипотеза о "темной материи", по мере накопления результатов астрономических наблюдений, все более "трещит по швам".
Куда подевалась "темная материя"?
Дело в том, что на данный момент обнаружено уже несколько галактик, в которых никакой "темной материи" нет (то есть в которых звезды вращаются в точном соответствии с законом Ньютона и законами Кеплера).
"Эта история началась в 2018 году, когда ван Доккум и его коллеги описали галактику NGC 1052-DF2. Она оказалась размером с Млечный Путь, но содержала в сотни раз меньше звезд, то есть была настолько разрежена, что сквозь нее были видны далекие галактики. Но главной особенностью оказалось то, что ее звезды двигались медленно, ровно так, как предсказывает обычная ньютоновская гравитация без всякой «добавки» от темной материи.
Это стало серьезным ударом по альтернативной теории — модифицированной ньютоновской динамике (MOND), которая объясняет аномально быстрое вращение звезд на окраинах галактик не темной материей, а изменением закона гравитации при очень малых ускорениях. Если бы MOND была универсальным законом природы, звезды DF2 должны были бы двигаться значительно быстрее. Но этого не наблюдалось — галактика словно «отказалась» подчиняться правилам MOND".
Естественно, физики, чтобы спасти свою теорию о "темной материи", которую они так долго пестовали и которую так полюбили, нашли этой странности свое "объяснение":
"Три галактики без темной материи, выстроенные в линию, — это уже не совпадение, а паттерн. И у него есть объяснение: теория столкновения «карликовых пуль» (Bullet Dwarf). Представьте две небольшие газовые галактики, которые летят навстречу друг другу на огромной скорости. Их гало из темной материи, взаимодействующей только через гравитацию, проходят друг сквозь друга, как призраки. А вот обычное вещество — гигантские газовые облака — сталкивается лоб в лоб. Газ отделяется от темной материи, и из него рождается цепочка новых галактик, полностью лишенных темного каркаса.
DF9 прекрасно вписывается в предсказания этой теории, подтверждая ее. Так парадоксальным образом именно галактики без темной материи стали одним из сильнейших аргументов в пользу ее существования: если бы темная материя не была отдельной физической субстанцией, ее невозможно было бы отделить от обычного вещества".
Прекрасно! Остается только выяснить, куда подевалась "темная материя" из этих галактик. Где-то до сих пор болтается в межгалактическом пространстве? Прибилась к какой-то другой галактике?
Что-то здесь не сходится
Ну, ладно. Допустим, что две небольшие карликовые галактики столкнулись между собой, в результате чего "обычное вещество" осталось, а "темная материя" проехала дальше, до следующей остановки (куда-то улетучилась и летит до следующей галактики).
Однако недавно, в 2023 году, была открыта еще одна галактика, в которой также нет никакой "темной материи". И это уже не карликовая галактика - эта галактика очень большая и очень старая, реликтовая, которая образовалась на раннем этапе эволюции Вселенной.
"NGC 1277 — первая массивная галактика, в несколько раз больше Млечного Пути, в которой не обнаружено наличие этого невидимого компонента Вселенной.
В современной стандартной космологической модели считается, что массивные галактики содержат значительное количество тёмной материи. Единственным свидетельством её существования считается сильное гравитационное притяжение, которое она оказывает на звёзды и газ поблизости.
Однако, группе учёных из Института Астрофизики Канарских островов (IAC) и Университета Ла-Лагуна (ULL) удалось обнаружить галактику NGC 1277, которая не содержит тёмную материю. Она принадлежит к реликтовым галактикам. Галактики этого типа очень редкие, их считают остатками гигантских протогалактик, сформировавшихся на раннем этапе существования Вселенной.
«Важность реликтовых галактик в том, что они помогают нам понять, как образовались первые галактики. Поэтому мы решили изучить NGC 1277. Из спектров мы составили карты, которые позволили понять распределение массы внутри фрагмента галактики радиусом около 20 000 световых лет», — объясняет руководитель исследования, доктор Себастьян Комерон.
Команда обнаружила, что массу NGC 1277 составляли одни лишь звёзды. Из этого учёные сделали вывод, что в пределах наблюдаемого радиуса не может быть более 5% тёмной материи. Вычисления и наблюдения подтверждают отсутствие этого компонента".
И что же? Как эту странность объяснили ученые мужи?
"Однако существующие космологические модели предполагают, что масса NGC 1277 должна на 10–70% состоять из тёмной материи.
«Это несоответствие между наблюдениями и тем, что мы знаем о галактиках, для нас загадка и, возможно, даже вызов для стандартной [космологической] модели», — отмечает Игнасио Трухильо, исследователь IAC и ULL, участвовавший в исследовании.
Учёные предполагают два возможных объяснения. Одно из них заключается в том, что NGC 1277 лишилась тёмной материи в результате гравитационного взаимодействия с соседними скоплениями галактик. Другое предположение состоит в том, что тёмная материя была вытеснена из системы галактик в то время, когда NGC 1277 образовывалась путём слияния протогалактических фрагментов.
Для авторов исследования ни одно из этих объяснений не исчерпывающе. Чтобы продолжить исследование феномена, команда планирует провести новые наблюдения с помощью инструмента WEAVE на телескопе Уильяма Гершеля (WHT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос.
Если подтвердится, что в NGC 1277 отсутствует тёмная материя, то это поставит под сомнение альтернативные модели тёмной материи. В частности, модели, вносящие поправки в закон гравитации, чтобы эти изменения могли объяснить гравитационные взаимодействия внутри галактик.
«Хотя тёмная материя в отдельной галактике может отсутствовать, закон гравитации должен быть универсальным и не допускать исключений. Так что галактика без тёмной материи будет опровержением основной модели существования галактик с преобладанием тёмной материи», — отмечает Трухильо".
Это еще не все проблемы!
Но галактики (в том числе очень крупные), в которых нет "темной материи" - это еще далеко не все проблемы, которые возникают в этой теории. Проблема еще и в том, что физики имеют весьма смутные представления о том, как эта мифическая "темная материя" может быть распределена по галактике.
Почему? Потому, что если допустить, что отклонение скоростей звезд от кеплеровских законов возникает в галактиках из-за некоей "скрытой массы", которую придает галактикам мифическая "темная материя" - то эта "темная материя" должна обладать противоречивыми, исключающими друг друга, свойствами.
Поясню это на таком примере. Допустим, у нас есть некая галактика. Смотрим на ближайшую к центру галактики звезду - она движется с некоторой орбитальной скоростью V. Прекрасно, все в порядке. Смотрим на вторую звезду, еще более удаленную от центра галактики. Опа! А она вращается все с той же орбитальной скоростью, что и первая звезда! То есть в нарушение закона Ньютона и законов Кеплера.
Из чего физики делают вроде бы вполне "логичный" вывод: между центром галактики и этой второй звездой присутствует некая "скрытая масса", которая удерживает данную звезду на ее орбите. Ведь если бы "скрытой массы" не было, звезда, при такой большой ее орбитальной скорости, сошла бы с орбиты и улетела бы прочь из галактики. И эту "скрытую массу" физики приписывают своей мифической "темной материи".
Но посмотрим на третью звезду. Ба! Да она также вращается все с той же орбитальной скоростью V! И чтобы она не сошла с орбиты, физики "наполняют" пространство между второй и третьей звездой еще каким-то количеством "темной материи" (оранжевая область на рисунке выше).
И все было бы прекрасно, если бы не одно досадное обстоятельство: вполне очевидно, что "темная материя" в оранжевой области должна притягивать не только третью звезду, удерживая ее на ее орбите, но и вторую звезду, придавая ей дополнительное центробежное ускорение!
Поэтому если вы спросите физиков, как же, по их мнению, распределена "темная материя" по галактике, вы внятного ответа не услышите. Распределение "темной материи" по галактике физики дают весьма смутное и общее: что, дескать, основная масса "темной материи" присутствует около центра галактики, а по мере удаления от центра плотность "темной материи" постепенно убывает.
И в результате эта "темная материя" должна одновременно обладать взаимоисключающими свойствами. Если она, подобно газу, состоит из каких-то частиц, то становится совершенно непонятно, почему она оказывается распределенной по галактике довольно равномерно. Ведь черная дыра и звезды также должны оказывать на нее гравитационное притяжение. А если "темная материя" оказывает только гравитационное притяжение на "обычную материю", но сама не испытывает гравитационного притяжения со стороны "обычной материи" (как и от других частиц "темной материи") - то это и вовсе нечто странное.
В результате все теоретические модели распределения "темной материи" в галактиках очень сильно расходятся с результатами астрономических наблюдений и измерений, порождая неразрешимые проблемы (например, "проблему каспов", "проблему недостатка карликовых галактик" и другие). И поэтому некоторые физики в последнее время все чаще утверждают, что "темная материя" - это не какое-то отдельное вещество, состоящее из одинаковых частиц, а нечто гораздо более сложное.
Моя гипотеза все объясняет
Но в том-то и дело, что никакая материя и никакое вещество, распределенное по пространству с какой-либо плотностью, не может обладать столь странными и взаимоисключающими свойствами. И звезды вращаются с нарушением законов Кеплера вовсе не потому, что в галактиках присутствует некая "скрытая масса" мифической "темной материи". Меняются свойства самого пространства-времени. Меняются в зависимости от расстояния от центра галактики до какой-либо звезды.
И меняются они вовсе не потому, что закон Ньютона или ОТО неправильные или неточные, а потому, что гравитация - это более сложное явление. И при быстром вращении массивной черной дыры в центре галактики появляется еще одна составляющая гравитации - релятивистская. Подобно тому, как у электрического поля при движении зарядов появляется еще одна "релятивистская" составляющая - магнитное поле.
И поскольку у абсолютного большинства галактик в центре находится черная дыра - мы наблюдаем в них вращение звезд в нарушение законов Кеплера. Но, как оказалось, есть галактики (очень старые или, напротив, очень молодые), в центре которых черной дыры нет (или черная дыра почти не вращается). И в таких галактиках, естественно, и этой релятивистской составляющей гравитации не возникает. И поэтому все звезды в них движутся в точном соответствии с законом Ньютона и законами Кеплера.
Вот и все. Все очень просто.
Продолжение темы о "темной материи":