Что касается притяжения, то наш Млечный Путь и соседняя галактика Андромеды дают еще одно свидетельство в пользу огромных масс галактик. Несмотря на общее расширение Вселенной, в настоящее время эти две спиральные галактики под действием взаимного притяжения сближаются со скоростью 110 км/с. Еще в 1959 году Франц Кан из Манчестерского университета и астрофизик из Лейдена (а также ученик Оорта) Лодевик Вольтер пришли к выводу, что большую скорость сближения можно объяснить только предположив, что суммарная масса двух галактик и расположенного между ними вещества составляет порядка триллиона масс Солнца – то есть опять получается очень большое отношение массы к светимости8.
Что касается меньших масштабов, то из результатов тогда еще новых радиоастрономических наблюдений (о которых подробнее пойдет речь в главе 8) следовало, что и у самих спиральных галактик должно быть большое отношение массы к светимости. Согласно этим предварительным результатам, внешние области спиральных галактик вращаются слишком быстро – а это говорит о том, что в них сосредоточена большая масса. Иначе они бы просто распались. И при этом начиная с определенного расстояния от центра яркость галактики резко снижается. Так что и в этом случае количество излучаемого света не согласуется с требуемым значением массы.
Более сильное притяжение, бо́льшие размеры и масса. Похоже, что астрономы сильно недооценили галактики и силу притяжения материи. И где же могла скрываться вся эта малоизлучающая материя? Правильно – конечно же в гало, которое, как показали Острайкер с Пиблсом, необходимо в первую очередь для обеспечения устойчивости звездной системы. В своей работе 1974 года с Яхилом они предположили, что гало галактик могут состоять в основном из звезд низкой светимости (в этой второй статье темная материя не упоминается вовсе), но теперь появились основания для серьезного беспокойства. Десятикратное увеличение оценки массы – откуда же взять столько карликовых звезд?
Но в названии статьи есть еще и вторая часть: масса Вселенной. Если известно среднее значение отношения массы к светимости для галактик, то, оценив число галактик в пределах определенного расстояния, нетрудно рассчитать среднюю плотность в ближней части Вселенной (даже я могу это сделать). Острайкер, Пиблс и Яхил получили величину 2 × 10–30 граммов на кубический сантиметр, то есть около одного атома водорода на кубический метр – это если размазать массу всех галактик по пространству. В своей статье в журнале Nature трое эстонских астрономов – Яан Эйнасто, Антс Каасик и Энн Саар – независимо пришли к такому же заключению9.
Но эта величина при всей ее малости представляется невероятно большой. В начале 70-х годов прошлого века космологи и физики-ядерщики начали приходить к пониманию процессов синтеза химических элементов во время Большого взрыва, и из сравнения полученных результатов с наблюдаемым содержанием дейтерия (тяжелого водорода) во Вселенной получалась гораздо меньшая оценка современной плотности Вселенной. (Подробнее об этом рассказывается в главе 7.) Другими словами, выглядело все так, будто для объяснения полученных Принстонской группой и эстонскими астрономами оценок масс галактик во Вселенной не хватает атомов.
Материя, но не такая, какой мы ее знаем.
Острайкеру пора идти. Он дает мне книгу «Сердце тьмы» (Heart of Darkness), которую он написал в 2013 году вместе с британским астрономом и популяризатором науки Саймоном Миттоном10. Уже в лифте Острайкер рассказывает мне о своем докладе на ежегодной конференции Национальной академии наук в 1976 году в Вашингтоне, где он представил свое совместное исследование с Пиблсом и Яхилом. «Гораздо позже кто-то спросил меня, почему я не упомянул в этом докладе работу Веры Рубин». Я понимающе киваю – разве не она первой обнаружила, что внешние области галактик вращаются слишком быстро? «Вера была выдающимся астрономом, – продолжает Острайкер, – но в то время в ее распоряжении были лишь предварительные результаты. Статья, принесшая ей заслуженную славу, была опубликована лишь в 1980 году».