90 лет поиска — и ничего: существует ли тёмная материя
Около 95% массы и энергии Вселенной приходится на субстанцию, которую астрономы никогда не видели. Несмотря на то что расчёты говорят о её реальности, остаётся вопрос: существует ли тёмная материя на самом деле? Это реальная частица или математическая заглушка, скрывающая непонимание законов гравитации? Детекторы за сотни миллионов долларов показывают нулевой результат. Рассказываем, почему тёмную материю не могут найти 90 лет и что может её заменить.
Как всё началось
В 1933 году астрофизик Фриц Цвикки измерил скорости галактик в скоплении Кома. Он обнаружил, что видимой массы катастрофически не хватает для их удержания: без дополнительной гравитации скопление бы просто разлетелось в разные стороны. Возник парадокс Цвикки, который наука благополучно игнорировала десятилетиями.
Скопление Кома (Скопление Волос Вероники)
Прорыв произошёл в 1970-е годы. Астрофизики Вера Рубин и Кент Форд измерили скорости звёзд в спиральных галактиках. По законам гравитации периферия должна вращаться медленнее ядра, как планеты в Солнечной системе, но кривая вращения M31 оказалась плоской. Звёзды летели с огромной скоростью и не отрывались от галактики. Вера Рубин доказала, что видимый диск окружён гигантским невидимым гало, а плоская кривая — системный эффект для сотен изученных галактик.
Три косвенных доказательства — и ни одного прямого
Стандартная космологическая модель опирается на три линии данных: кривые вращения, гравитационное линзирование, когда массивные скопления изгибают свет фоновых объектов сильнее, чем допускает их видимая масса, и анизотропия реликтового излучения.
По данным телескопа «Планк», Вселенная состоит на 26,8% из тёмной материи, 4,9% из обычной барионной материи и 68,3% из тёмной энергии. Но все эти доказательства — сугубо косвенные. Никаких реальных доказательств существования частиц тёмной материи никто до сих пор не получил.
Почему физики отказались от популярной теории, объяснявшей работу мироздания
Охота за вимпами: 40 лет погони за призраком
Главным кандидатом на роль частиц, из которых могла бы состоять тёмная материя, считались вимпы. Это тяжёлые слабовзаимодействующие частицы, которые физики искали в подземных лабораториях, защищённых от космических лучей. Самый чувствительный из всех подобных детекторов — LUX-ZEPLIN (LZ) — расположен на глубине 1,5 км и представляет собой камеру с тоннами жидкого ксенона. Но за 280 дней наблюдений учёные смогли зафиксировать 1203 ± 41 событие — ровно столько, сколько ожидалось от радиационного фона.
Нижняя часть установки XENONnT
Европейский проект XENONnT также опубликовал результаты XENONnT 2025 — нулевой итог. В декабре коллаборация выпустила обновление, но и в нём никаких намёков на тёмную материю не было. Поиск аксионов также провалился: проект ADMX и эксперимент DALI дали нулевые результаты, даже несмотря на то, что новые детекторы стали в пять раз точнее предыдущего поколения.
Скопление Пуля: «неопровержимое доказательство» под вопросом
Главным аргументом против альтернатив долго считалось скопление Пуля (1E0657-558), в котором при столкновении галактик происходило электромагнитное взаимодействие горячего газа, из-за чего он затормозился, а центры масс галактик ушли далеко вперёд. В 2006 году астрономы считали происходящее в этом скоплении прямым доказательством наличия тёмной материи.
Но в апреле 2025 года вышло моделирование скопления Пуля в MOND (2025), показавшее, что динамику можно последовательно описать без тёмной материи. Звучала и ранняя критика аргумента скопления Пуля, доказывающая, что с этим объектом всё не так однозначно.
Но если частиц тёмной материи и правда не существует, как тогда можно описать наблюдаемое поведение галактик?
MOND — гравитация, которая ведёт себя иначе
В 1983 году Мордехай Милгром сформулировал теорию модифицированной ньютоновской динамики (MOND). При микроскопических ускорениях менее a₀ ≈ 1,2 × 10⁻¹⁰ м/с² гравитация отклоняется от закона Ньютона. Эта теория предельно точно предсказывает кривые вращения сотен галактик.
Скопление Пуля, описанное при помощи теории MOND
На этом строится вся парадигма MOND. Однако теория плохо работает для скоплений галактик. Физики ищут связь между MOND и новой физикой, создавая релятивистские обобщения, например релятивистскую версию MOND (TeVeS). В 2025 году вышли симуляции MOND на космологических масштабах, доказывающие, что теории на основе MOND способны описать структуру Вселенной.
Эмерджентная гравитация Верлинде
Эрик Верлинде предложил концепцию, где гравитация действует как энтропийная сила, — это следствие термодинамики информации. В 2016 году была оформлена теория эмерджентной гравитации Верлинде (2016).
Она предполагает, что избыточная масса — это эффект влияния тёмной энергии на информационную ёмкость самого пространства. Теория воспроизводит предсказания MOND, но пока не имеет полного оформления и не объясняет космологию.
Что дальше: нейтринный пол и будущее поиска
Поиск вимпов упёрся в «нейтринный пол». Детекторы начали регистрировать когерентное рассеяние солнечных нейтрино. В декабре 2025 года LZ зафиксировал этот фон со значимостью 4,5σ.
Сигналы нейтрино практически неотличимы от тёмной материи. Пробиться сквозь этот фон невероятно сложно и дорого, поэтому дальнейший поиск требует принципиально новых подходов и развития аксионных детекторов.
В итоге
Тёмная материя остаётся лучшей рабочей гипотезой, но отсутствие прямых доказательств за 90 лет порождает закономерный скепсис. Современная космология оказалась в кризисе: большинство учёных поддерживают модель, не способную объяснить Вселенную без «магической» субстанции, которую никто никогда не видел.
Существует ли тёмная материя? Никто пока не знает наверняка. Но ясно одно: наблюдаемые во Вселенной явления вполне возможно объяснить и не выдумывая новых частиц.
Подписывайтесь на Рамблер в Max! Так мы останемся на связи даже в нестабильные времена.