Эллиптическая галактика NGC 1270 находится на расстоянии около 240 миллионов световых лет от нас. Но она не единственная. Это часть скопления Персея (Abell 426), самого яркого рентгеновского объекта на небе и одного из самых массивных объектов во Вселенной. NGC 1270 играет главную роль на новом снимке, полученном телескопом Gemini North. Однако на снимке не видно темной материи, которая прочно удерживает галактику и остальные галактики в скоплении Персея.
Древние астрономы были бы поражены тем, что мы узнали о Вселенной. Даже такие астрономы, как Эдвин Хаббл из 20-го века, были бы поражены мощью наших современных телескопов и тем, что они нам показали. В то время далекие галактики казались нечеткими и назывались туманностями. Даже природа Андромеды, нашей ближайшей галактической соседки, оставалась неопределенной. В 1920 году Хаббл и другие ученые спорили о том, были ли Андромеда и другие объекты, которые они наблюдали, небольшими объектами во внешних областях Млечного Пути, туманностями или другими галактиками.
Немецкий философ и мыслитель эпохи Просвещения Иммануил Кант придумал термин "островные вселенные", чтобы описать все эти нечеткие объекты, намекая на их истинную природу. Идея о существовании других галактик за пределами нашей собственной возникла давно, но проверить ее было невозможно. Затем, в 1924 году, Эдвин Хаббл положил конец спорам. Он смог показать, что отдельные звезды в некоторых из этих так называемых "туманностей" на самом деле находятся далеко за пределами Млечного Пути.
Это открытие стало решающим, и теперь мы знаем, что Вселенная населена сотнями миллиардов или даже триллионами других галактик, подобных нашему Млечному Пути.
Теперь астрономы используют мощные телескопы для детального изучения других галактик. Они даже использовали космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы заглянуть в прошлое и увидеть самые ранние галактики Вселенной. Любой желающий может быстро просмотреть сотни удивительных изображений других галактик всех типов.
Огромные объекты, подобные скоплению Персея, предупреждают нас о присутствии чего-то еще более загадочного и сложного для понимания, чем природа галактик. Что-то связывает эти отдельные галактики в единую группу, и мы называем это темной материей.
Все больше ученых предлагают перестать называть это темной материей и вместо этого использовать более точный термин "невидимая материя". Но как бы мы это ни называли, темная материя составляет большую часть вещества во Вселенной и затмевает "нормальную" материю, которая взаимодействует со светом и образует звезды, планеты и нас самих.
По мере развития космологии ученые составили карты крупномасштабной структуры Вселенной. Эти карты показывают, как галактики и их группы организованы вдоль нитей темной материи, которые действуют как каркасы. Скопление Персея связано с нитью Персея-Пегаса, длинной и тонкой структурой галактик, протяженностью более миллиарда световых лет.
Если бы не было темной материи, ученые считают, что Вселенная была бы гораздо более однородной. Галактики были бы распределены в пространстве более равномерно. Но это не то, что мы видим, и NGC 1270 и остальная часть скопления Персея ясно это демонстрируют.
В настоящее время научная теория предполагает, что паутина невидимой темной материи притягивает галактики друг к другу. Они расположены там, где пересекаются массивные отростки темной материи. Именно там ее гравитационное притяжение наиболее сильно.
Короче говоря, скопление Персей и NGC 1270 не были бы там, где они есть, и не были бы сгруппированы вместе без темной материи. Скопление и все другие группы, скопления и суперкластеры находятся во власти темной материи.
Американский астроном Вера Рубин сыграла огромную роль в нашем современном понимании темной материи. Она заметила, что звезды и газ на внешнем краю галактики движутся намного быстрее, чем предсказывает видимая масса галактики. Ньютоновская физика предполагает, что они должны двигаться медленнее.
Рубин и ее коллеги полагали, что за видимыми границами галактик должно быть большое количество невидимой материи. В конце концов, она выяснила, что темной материи в галактиках должно быть в шесть раз больше, чем видимой.
Рубин столкнулась со многими препятствиями, пытаясь добиться признания своих результатов. Будучи женщиной, она не была частью мира астрономии 1970-х годов, в котором доминировали мужчины. В начале ее карьеры ей было отказано в доступе к некоторым объектам, что замедлило ее прогресс. Теперь ей отдают должное и упоминают наряду с Хабблом и другими влиятельными фигурами в астрономии. В ее честь названа одна из самых мощных и уникальных обсерваторий, когда-либо созданных.
Независимо от того, как мы ее называем и кто ее открыл, в нашей Вселенной господствует нечто, чего мы до конца не понимаем.
Примечательно, что ученые могут составить карту невидимой материи, основываясь только на ее предположениях, не зная, что это такое. Наиболее распространенное понимание темной материи лежит в космологической модели лямбда-холодной темной материи (Lambda-CDM), также называемой Стандартной моделью космологии Большого взрыва. Он успешно воссоздает многие вещи, которые мы наблюдаем во Вселенной, включая то, как формируются галактики, как расширяется Вселенная и, конечно же, крупномасштабную структуру Вселенной.
Но даже лямбда-CDM не может сказать нам, что такое темная материя. Большинство считает, что это какой-то тип частиц, но если это и так, то он чрезвычайно неуловим.
Это не мешает нам наблюдать его эффект, когда мы наблюдаем такие объекты, как NGC 1270 и скопление Персей.
