с плоскостью симметрии хозяйской галактики. Как ни старались специалисты по астрофизическим расчетам настроить используемые программы, добиться воспроизведения реального распределения в моделях так и не удалось. Это так называемая «проблема плоскости галактик-спутников».

Еще в 1976-м, когда были известны лишь восемь спутников нашей Галактики (включая Магеллановы Облака), британский астрофизик Дональд Линден-Белл обратил внимание на то, что эти спутники расположены более или менее в одной плоскости, которая примерно перпендикулярна плоскости симметрии Млечного Пути. Но первое подробное исследование этой проблемы было выполнено только в 2005 году, когда три европейских астронома – Павел Кроупа, Кристиан Тайс и Кристиан Буали – сравнили наблюдаемое распределение с модельными расчетами для темной материи15. Они пришли к выводу, что вероятность случайно получить такое дискообразное распределение карликовых галактик составляет всего 0,5 %.

Довольно скоро выяснилось, что плоское распределение спутников – не уникальная особенность именно нашей Галактики. В 2013 году группа под руководством Родриго Ибаты из Страсбургской обсерватории объявила об открытии очень похожей структуры у галактики Андромеды: примерно половина ее карликовых спутников расположены в пределах тонкого диска диаметром около 1,3 миллиона световых лет и толщиной всего 45 000 световых лет 16. К тому же группа Ибаты еще и показала в опубликованной ею статье в журнале Nature, что эти спутники обращаются вокруг своей хозяйской галактики в одном направлении, что свидетельствует об общем происхождении или общей динамической эволюции. Спустя пять лет швейцарский астроном Оливер Мюллер с коллегами обнаружил, что многие из карликовых спутников эллиптической галактики Центавр A, расположенной на расстоянии 12,5 миллиона световых лет, тоже обращаются вокруг своей массивной хозяйской системы в одном и том же направлении, двигаясь в пределах тонкого уплощенного слоя17.

Соавтор Мюллера Марцел Павловски из Потсдамского астрофизического института имени Лейбница (Германия) считает, что у проблемы плоскости спутников галактик нет простого решения18. По его словам, «можно, конечно, не замечать ее, но сейчас хотя бы многие ее начали осознавать». В 2018 году, когда он еще работал в Калифорнийском университете в Ирвайне, Павловски написал обстоятельную обзорную статью про эту проблему для журнала Modern Physics Letters A, в которой обсуждал разные возможные подходы и заключил, что «ни один из них пока что не дает удовлетворительного решения проблемы»19.

Ясно одно: если астрономы хотят разобраться в природе темной материи и ее роли в эволюции Вселенной, то им придется копнуть гораздо глубже, чем они это делали раньше. Фриц Цвикки занимался динамикой массивных скоплений галактик – самых больших гравитационно связанных структур во Вселенной. Вера Рубин и Альберт Босма стали первопроходцами в исследовании вращения ярких галактик вроде нашей собственной. На этих больших масштабах присутствие и влияние невидимой субстанции совершенно очевидны. Но любая жизнеспособная теория темной материи должна быть способна объяснить все наблюдаемые свойства и поведение невзрачных обитателей глубокого космоса – тусклых карликовых галактик, обращающихся вокруг своих великолепных хозяйских систем, а также ультрадиффузных «несостоявшихся» галактик, притаившихся в космическом мраке.

Устремленные в совершенно черное небо над Нью-Мексико чувствительные многофасетные «глаза» многообъективного телескопа Dragonfly Telephoto Array еще могут принести много сюрпризов. Ван Доккум с Абраамом занимаются расширением своей системы, добавив новые телескопы, в надежде довести число объективов до 168. Как объясняет ван Доккум, «нет никаких причин останавливаться на 48 объективах. В принципе можно создать систему, эквивалентную 10– или 20-метровому телескопу за гораздо меньшую стоимость».

Смогут ли когда-нибудь космологи достичь согласия своих излюбленных представлений о темной энергии и холодной темной материи с наблюдаемыми свойствами карликовых галактик? Этого никто не знает, но, быть может, будущие наблюдения позволят решить эту проблему. Правда, тревожно, что не одни лишь карликовые галактики бросают тень на популярную ΛCDM-модель. Космология столкнулась с гораздо более серьезным кризисом.

22. Космологическая несогласованность

В 1980 году, когда люди в Восточном и Западном Берлине жили в разных политических вселенных, чекпойнт «Чарли» представлял собой устрашающего вида тщательно охраняемый КПП между коммунистическим угнетением и либеральной демократией. Сейчас это одна из самых популярных туристических достопримечательностей в столице объединенной Германии. Но менее чем через 30 лет после падения Берлинской стены в 1989 году всего в 600 метрах от КПП «Чарли» в аудитории «Фридрихштрассе» на «коммунистической» стороне проявился новый непреодолимый барьер – на этот раз научного свойства. В дождливый день в ноябре 2018 года это лишенное каких-либо украшений здание в советском стиле стало интеллектуальным полем боя в космологической холодной войне.

Этот однодневный симпозиум собрал около 130 ученых, пожелавших обсудить вызывающий тревогу кризис нашего понимания Вселенной1. В перерывах между заседаниями я общался с самыми разными людьми со всего мира – астрофизиками и космологами, наблюдателями и теоретиками, молодыми постдоками и нобелевскими лауреатами. Некоторые из них проводили больше времени в самолетах, чем в лекционных аудиториях. Всех их беспокоило одно и то же – слишком быстрое расширение Вселенной, которое никто не может объяснить. Один из лауреатов Нобелевской премии по физике 2011 года Брайан Шмидт сказал мне после окончания симпозиума: «После сегодняшнего мероприятия я [чувствую себя] еще более озадаченным».

Астрономы и физики ломали голову вот над какой проблемой: детальный анализ данных наблюдений реликтового излучения в рамках популярной ΛCDM-модели дает очень точное значение современной скорости расширения Вселенной с погрешностью всего 1 %. Но при этом она оказывается на 9 с лишним процентов меньше почти столь же точной «локальной» оценки, основанной на данных наблюдений галактик в сравнительно близкой части Вселенной. И, по мнению коллеги Шмидта и одного из организаторов берлинского симпозиума Мэтью Коллесса, ни у одной из оценок нет очевидных слабых мест, хотя обе они не могут быть одновременно верными.

Хотя некоторые ученые все же допускают наличие пока еще не выявленных ошибок в одном из двух методов (или даже в обоих!), большинство считают полученные результаты надежными. Но при этом они не знают, как объяснить различие между двумя оценками. Эта проблема поставила в тупик даже таких креативных личностей, как теоретик Ави Леб из Гарвардского университета. Он заявил в своем выступлении: «Я пытался найти решение, чтобы представить его на этом симпозиуме, но ничего нового сообщить не могу. Эту проблему не получается просто решить». Согласно Шмидту, возможно, есть какая-то принципиальная ошибка в нашем понимании реликтового излучения. А кто знает, может быть, и в наших современных представлениях о темной материи.

История определения скорости расширения Вселенной – это сплошные кризисы и противоречия. Начать с того, что из самых первых оценок, полученных в 30-х годах XX века, получалось, что Вселенная должна быть моложе Земли. А каких-то 30