Цвикки написал по этому поводу: «Чтобы обеспечить [наблюдаемый разброс скоростей], средняя плотность в системе Волосы Вероники должна быть как минимум в 400 раз выше оценки, полученной на основе наблюдения видимого вещества». «Если это подтвердится, то отсюда следует неожиданный вывод – плотность темной материи [в оригинальном немецком тексте – dunkle Materie] намного превышает плотность видимой материи». Цвикки опубликовал свое элегантное и пугающее исследование в швейцарском журнале Helvetica Physica Acta10. Название статьи можно перевести как «Красные смещения внегалактических туманностей» без намека на содержащееся в нем неожиданное открытие.
Поистине неожиданное, если не сказать неправдоподобное. Якобус Каптейн полагал, что во Вселенной может быть некоторое количество невидимой материи. Ну, допустим. Ян Оорт установил, что количество темной материи в плоскости нашей Галактики примерно в два раза превышает количество видимого вещества. Несколько неожиданно, но все же не полный бред. И вот теперь Фриц Цвикки утверждает, что сияющие звезды и туманности – это в лучшем случае какие-то жалкие 0,25 % всего содержащегося во Вселенной вещества. Неудивительно, что мало кто из астрономов обратил внимание на этот результат – уж слишком он казался неправдоподобным. К тому же в то время само представление о скоростях удаления и расширении Вселенной было очень непривычным. Ведь у этой, по словам Цвикки, «пока еще не решенной проблемы» (noch nicht geklartes Problem) должно было найтись более удовлетворительное решение.
Спустя почти 90 лет проблема темной материи все так же остается нерешенной. Со временем она даже еще больше усложнилась. Так, Каптейн, Оорт и Цвикки полагали, что темная материя может состоять из очень тусклых карликовых звезд или несветящихся облаков холодного газа, но теперь мы в курсе, что она никак не может быть образована из привычных элементарных частиц – это материя, Джим, но не такая, какой мы ее знаем. И хотя первые количественные результаты, касающиеся темной материи, были опубликованы в небольших журналах и не вызвали всеобщего удивления, теперь эта тема не сходит со страниц научных изданий, ею занимаются сотни астрофизиков, космологов и специалистов по физике элементарных частиц.
Конечно, Каптейн так и не узнал обо всем этом. Он умер в 1922 году – теперь это считается предысторией космологии. Его идеи об устройстве Вселенной были революционными, но, как мы теперь знаем, в основном они оказались совершенно неправильными.
У Цвикки тоже были ошибки, хотя астрономы и не сразу это поняли. Измерения красных смещений 30 галактик в скоплении галактик в Деве, выполненные в 1936 году астрономом обсерватории Маунт-Вилсон Синклером Смитом, подтвердили опубликованный Цвикки в 1933-м первоначальный вывод о невероятном количестве темной материи в скоплениях галактик. Выполненное Цвикки в 1937 году более подробное исследование скопления Волосы Вероники также подтвердило предыдущие результаты11. Цвикки изложил эти и другие данные в своей монографии «Морфологическая астрономия», вышедшей в 1957 году12. Но теперь мы знаем, что Цвикки недооценил количество галактик в скоплении, а также среднюю звездную массу этих галактик. Кроме того, его оценка расстояния до скопления галактик Волосы Вероники оказалась завышенной, и это заставило усомниться в надежности полученных Цвикки результатов.
Но даже после учета сделанных Цвикки ошибок оценки «видимой» и «динамической» масс скоплений галактик вроде скопления Волосы Вероники различались примерно в сто раз. Даже после обнаружения в начале 70-х годов XX века в скоплениях галактик огромного количества излучающего в рентгеновском диапазоне горячего межгалактического газа оценки динамической и видимой массы все еще различаются примерно в 10 раз. Так что, когда Цвикки в 1974 году скоропостижно скончался от сердечного приступа, его 42-летняя nicht geklartes Problem осталась нерешенной.
А что с третьим первопроходцем? После Второй мировой войны Оорт стал директором Лейденской обсерватории и продолжил свои исследования в самых разных областях. В конце 50-х годов XX века он вернулся к проблеме темной материи в плоскости нашей Галактики. Анализ более качественных данных привел практически к тем же выводам, которые были получены им в 1932 году. Он опубликовал статью с изложением новых результатов в 1960 году в журнале Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands13.