Dlya uchenyh ochen' neuyutno soznavat' takuyu ogromnuyu meru neznaniya. Novye dostizheniya astronomii i fiziki svidetel'stvuyut ob ih yarostnoi atake na problemu skrytoi massy. I teoretiki, i nablyudateli izobretayut ostroumnye gipotezy i hitroumnye eksperimenty, chtoby proyasnit', chto zhe eto takoe "skrytaya massa". K seredine 90-h godov nashego stoletiya v etoi zhivotrepeshushei probleme nametilsya oshutimyi progress.

1. Nablyudatel'nye svidetel'stva skrytoi massy vo Vselennoi

Pervye upominaniya o vozmozhnom nalichii skrytoi massy otnosyatsya eshe k nachalu 40-h godov nashego stoletiya. Svyazany oni s izucheniem vrasheniya nashei i drugih galaktik, a takzhe s issledovaniem skorostei galaktik v skopleniyah. Nablyudaya raspredelenie zvezd, gaza i pyli v galaktikah, mozhno sudit' o raspredelenii massy vidimoi materii v nih, ispol'zuya, naprimer, horosho izvestnuyu zavisimost' massa-svetimost' dlya zvezd. Etomu raspredeleniyu massy mozhno postavit' v sootvetstvie vpolne opredelennyi zakon vrasheniya zvezd i gaza v galaktike. V chastnosti, esli zvezdy vrashayutsya vokrug centra galaktiki po krugovym orbitam (chto yavlyaetsya razumnym predpolozheniem), a osnovnaya chast' zvezd sosredotochena v ob'eme radiusom r₀, to zvezdy za predelami etogo ob'ema dolzhny vrashat'sya vokrug centra galaktiki v sootvetstvii s zakonom Keplera, opredelyaemym ravenstvom sily gravitacionnogo prityazheniya i centrostremitel'noi sily:

Iz uravneniya (1) sleduet, chto pri otsutstvii skrytoi massy na dostatochno bol'shih rasstoyaniyah ot centra galaktiki skorosti vrasheniya zvezd i gaza dolzhny ubyvat' pri udalenii ot centra proporcional'no kvadratnomu kornyu iz rasstoyaniya. V podavlyayushem bol'shinstve sluchaev, v tom chisle i dlya nashei Galaktiki, etot zakon vrasheniya ne soblyudaetsya, prichem vsegda skorost' vrasheniya nablyudaemyh zvezd i gaza v galaktikah ubyvaet gorazdo medlennee s rasstoyaniem, chem po zakonu r^-1/2, a vo mnogih sluchayah skorost' ne zavisit ot rasstoyaniya pri udalenii na mnogie desyatki kiloparsek ot centra galaktiki. Vyvod iz etogo nablyudatel'nogo fakta mozhet byt' tol'ko odin (esli, konechno, ne otkazyvat'sya ot fundamental'nyh zakonov fiziki): nablyudaemye zvezdy i gaz v galaktikah pogruzheny v protyazhennuyu massivnuyu sredu s razmerami mnogo bol'she, chem harakternye razmery vidimoi oblasti galaktiki. Inymi slovami, uravnenie (1) dlya vsei vidimoi chasti galaktiki neprimenimo, poskol'ku velichina radiusa r₀ bol'she razmerov vidimoi galaktiki. Analiz otklonenii zakonov raspredeleniya skorostei vrasheniya v galaktikah ot zakona r^-1/2 privodit k vyvodu o tom, chto v skrytoi, nenablyudaemoi forme nahoditsya svyshe 90 % vsei massy.

Drugoe svidetel'stvo sushestvovaniya skrytoi massy sleduet iz izucheniya skorostei dvizheniya galaktik kak celogo v galakticheskih skopleniyah. V fizike horosho izvestna teorema viriala, utverzhdayushaya, chto dlya stacionarnoi gravitiruyushei sistemy summa polnoi potencial'noi energii U i udvoennoi polnoi kineticheskoi energii E_k dolzhna ravnyat'sya nulyu:

V sluchae kvazisfericheskogo skopleniya gravitacionnaya potencial'naya energiya skopleniya galaktik U po poryadku velichiny sostavlyaet GM ²/R (M – polnaya massa skopleniya, R – ego radius), a polnaya srednyaya kineticheskaya energiya postupatel'nogo dvizheniya galaktik v skoplenii E_k =0,5M‹V ²› (‹V ²› – srednee znachenie kvadrata skorosti galaktik v sisteme pokoya skopleniya), iz formuly (2) sleduet

Esli iz nablyudenii izvestny ‹V ²› i R (a dlya mnogih skoplenii ih mozhno opredelit'), to po formule (3) mozhno ocenit' massu skopleniya galaktik. Opredelennuyu takim sposobom massu prinyato nazyvat' dinamicheskoi ili virial'noi massoi skopleniya. Okazalos', chto dlya bol'shinstva skoplenii galaktik dinamicheskaya massa v desyatki raz prevoshodit vidimuyu massu skopleniya, opredelennuyu pryamym summirovaniem mass nablyudaemyh galaktik skopleniya, ocenennyh po zavisimosti massa-svetimost'. Takim obrazom, vyvod o tom, chto svyshe 90 % materii nahoditsya v skrytoi, nenablyudaemoi forme, podtverzhdaetsya nezavisimymi issledovaniyami dvizhenii galaktik v skopleniyah: galaktiki zdes' dvigayutsya mnogo bystree ( V≥1000 km/s), chem eto sleduet iz ocenki massy vidimogo veshestva skopleniya. O nalichii skrytoi massy svidetel'stvuet takzhe obnaruzhenie goryachego (T=(3-10)·10⁷ K, n_e >0,001 sm^-3) gaza v skopleniyah galaktik, effekty gravitacionnogo linzirovaniya dalekih galaktik i kvazarov bolee blizkimi skopleniyami galaktik (sm. stat'yu L.M. Eruhimova "Kosmicheskie linzy i ih rol' v issledovanii Vselennoi" v etom tome) i nekotorye drugie nablyudatel'nye dannye. Ryad teoreticheskih problem (naprimer, problema formirovaniya krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi, kosmologicheskie problemy, svyazannye s ob'yasneniem nedavno otkrytyh prostranstvennyh fluktuacii reliktovogo mikrovolnovogo fona i t. p.) takzhe trebuyut dlya svoego resheniya privlecheniya skrytoi massy.

Takim obrazom, vopros o prirode skrytoi massy vo Vselennoi v nastoyashee vremya nazrel. Sushestvuet ryad gipotez o nositelyah skrytoi massy. Prezhde vsego yasno, chto skrytaya massa – eto ne gaz. Ocenki massy goryachego ionizovannogo gaza v skopleniyah galaktik po ego rentgenovskomu izlucheniyu dayut znachenie okolo 10 % ot dinamicheskoi massy skoplenii, to est' massa goryachego gaza togo zhe poryadka, chto i nablyudaemaya massa, zaklyuchennaya v galaktikah. Ocenki massy neitral'nogo vodoroda v galaktikah, vypolnennye radioastronomicheskimi metodami po nablyudeniyam na dline volny 21 sm, takzhe otvergayut gaz kak nositel' skrytoi massy. V nastoyashee vremya v kachestve nositelei skrytoi massy rassmatrivayutsya dva klassa ob'ektov. Pervyi klass predskazyvaetsya teoriei evolyucii zvezd i predstavlyaet soboi nebesnye tela, sostoyashie v osnovnom iz barionnoi formy materii (bariony – eto sil'no vzaimodeistvuyushie elementarnye chasticy s polucelym spinom – neitrony, protony i t. p.). On nazyvaetsya MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Objects – Massivnye astrofizicheskie kompaktnye ob'ekty galo). Etot klass ob'ektov vklyuchaet malomassivnye i potomu slabo svetyashiesya zvezdy – korichnevye karliki (eto zvezdy s massoi menee 0,08M_ʘ, v nedrah kotoryh nikogda ne zazhigayutsya termoyadernye reakcii), belye karliki, planety s massami ot 0,00001 do 0,001M_ʘ , neitronnye zvezdy v neaktivnoi stadii (bez fenomena pul'sara), chernye dyry.

Vtoroi klass ob'ektov podskazan teoriei obrazovaniya Vselennoi (inflyacionnaya stadiya i goryachaya stadiya – Bol'shoi Vzryv), kotoraya predskazyvaet rozhdenie na rannih stadiyah obrazovaniya Vselennoi ochen' slabo vzaimodeistvuyushih elementarnyh chastic s neravnoi nulyu massoi pokoya (ih nazyvayut vimpsy, WIMPs – Weakly Interacting Massive Particles – ili SVM-chasticy – slabo vzaimodeistvuyushie massivnye chasticy). K etomu klassu mogut prinadlezhat' neitrino, neitralino, fotino, gravitino, aksiony i t. p. Vazhno otmetit', chto, kak sleduet iz teorii nukleosinteza na rannih stadiyah obrazovaniya Vselennoi, dolya srednei plotnosti barionnoi komponenty (MACHO) veshestva vo Vselennoi po otnosheniyu k srednei plotnosti nebarionnoi (WIMPs) sostavlyaet vsego ~0,07. V to zhe vremya dolya srednei plotnosti vidimogo veshestva po otnosheniyu k polnoi srednei plotnosti Vselennoi sostavlyaet lish' ~0,003-0,007.

Sredi etogo spiska pretendentov na nositelei skrytoi massy est' bolee ili menee predpochtitel'nye ob'ekty, odnako okonchatel'nyi otvet na vopros o tom, iz chego sostoit skrytaya massa, dolzhny dat' nablyudeniya.

2. Kak nablyudat' skrytuyu massu

Dlya nablyudenii skrytoi massy ispol'zuetsya tot fakt, chto ona obladaet gravitacionnym polem, v kotorom, kak izvestno iz obshei teorii otnositel'nosti (OTO), put' luchei sveta iskrivlyaetsya. Effekt iskrivleniya puti luchei sveta dalekoi zvezdy v gravitacionnom pole Solnca davno izvesten i na krayu Solnca sostavlyaet ~1″,75. Iskrivlenie luchei sveta v gravitacionnom pole analogichno deistviyu linzy na svetovye luchi. Poetomu vozniklo ponyatie gravitacionnoi linzy – gravitiruyushego ob'ekta, sozdayushego v rezul'tate iskrivleniya luchei sveta izobrazheniya (dýhi) dalekogo ob'ekta (kvazara, galaktiki). Vazhno otmetit', chto pri etom blesk dýhov mozhet byt' mnogo bol'she bleska samoi linziruemoi galaktiki. Izvestny desyatki dýhov dalekih galaktik i kvazarov, kotorye poyavilis' v rezul'tate gravitacionnogo linzirovaniya ih sveta bolee blizkimi galaktikami ili skopleniyami galaktik. Naprimer, horosho izvestnyi dvoinoi kvazar QSO 0957+561, otkrytyi v 1979 godu amerikanskimi uchenymi D. Velshem, R. Kasvellom i R. Veimannom. Osobenno vpechatlyayushi poluchennye nedavno na kosmicheskom teleskope im. Habbla izobrazheniya skoplenii dalekih galaktik, imeyushih vid koncentricheskih dug, sformirovannyh v rezul'tate gravitacionnogo linzirovaniya ih sveta bolee blizkimi skopleniyami galaktik. Reshaya obratnuyu zadachu, to est' issleduya dýhi skoplenii galaktik, mozhno vosstanovit' ih istinnye izobrazheniya i dazhe ocenit' raspredelenie massy v gravitacionnoi linze – skoplenii galaktik. Imenno iz takih issledovanii poluchaetsya dopolnitel'nyi vyvod o neobhodimosti sushestvovaniya skrytoi massy v skopleniyah galaktik. Takim obrazom, yavleniya gravitacionnyh linz uzhe horosho izvestny v mire galaktik i kvazarov. Neobhodimo otmetit', chto o bol'shom znachenii dlya nauki effekta gravitacionnoi linzy pisal eshe A. Einshtein v 1936 godu i v 60-h godah rossiiskie uchenye P.V. Blioh i A.A. Minakov, A.V. Byalko, a takzhe amerikanec S. Libs, norvezhec S. Refsdal i drugie uchenye.

Pol'skii uchenyi B. Pachinskii, rabotayushii v SShA, v 1986 godu vyskazal zamechatel'nuyu ideyu ispol'zovat' dlya vyyavleniya nositelei skrytoi massy effekt gravitacionnogo mikrolinzirovaniya zvezd blizhaishih galaktik temnymi telami nashei Galaktiki. Mikrolinzirovanie zvezd otlichaetsya ot linzirovaniya dalekih galaktik tem, chto zdes' nevozmozhno razdel'no nablyudat' dýhi, tak kak ih uglovoe razdelenie ochen' malo (ne bolee 0″,001). Odnako pri mikrolinzirovanii mozhno nablyudat' izmenenie bleska linziruemoi zvezdy, vyzvannoe otnositel'nym peremesheniem zvezdy, linzy i nablyudatelya. B. Pachinskii, proanalizirovav krivuyu vrasheniya (tak nazyvayut zavisimost' skorosti vrasheniya zvezd V ot ih rasstoyaniya do centra galaktiki r) V(r) nashei Galaktiki, vyskazal gipotezu, chto Galaktika obladaet sfericheskoi podsistemoi (galo), kotoraya mozhet byt' zapolnena nesvetyashimisya telami MACHO s massami ot 10^-8 do 100M_ʘ – neitronnymi zvezdami, chernymi dyrami, korichnevymi karlikami i kosmicheskimi telami vplot' do tel s massoi Yupitera i men'she. Chislo etih temnyh tel v galo Galaktiki, soglasno ocenke B. Pachinskogo, dolzhno byt' ves'ma veliko, tak chto veroyatnost' togo, chto zvezda blizhaishei galaktiki (naprimer, Bol'shogo Magellanovogo Oblaka – BMO) pochti tochno sproektiruetsya na temnoe telo, sostavlyaet okolo 10^-6. Eta veroyatnost' formal'no mala, odnako, esli nablyudat' odnovremenno milliony zvezd BMO s pomosh'yu panoramnyh priemnikov izlucheniya (fotoplastinka, PZS-matrica), mozhno nadeyat'sya dostatochno chasto registrirovat' vspyshki zvezd, obuslovlennye effektom mikrolinzirovaniya. Po dlitel'nosti i chastote takih sobytii mozhno sudit' o vklade temnyh tel galo Galaktiki v polnuyu massu nevidimogo veshestva. Eta nablyudatel'naya zadacha byla postavlena B. Pachinskim, i ee reshenie ryadom grupp privelo v poslednie gody k opredeleniyu parametrov konkretnyh temnyh tel galo Galaktiki.

3. Mikrolinzirovanie

Prezhde chem obsuzhdat' novye nablyudatel'nye rezul'taty, rassmotrim osnovnye principy sozdaniya izobrazhenii v gravitacionnoi linze – tele so sfericheski-simmetrichnym raspredeleniem massy. Na ris. 1,a bukvoi D oboznachena gravitacionnaya linza (ili, kak ee eshe nazyvayut, deflektor), bukvoi S – issleduemaya zvezda fona, bukvoi O otmecheno polozhenie nablyudatelya. Ugol mezhdu napravleniem na deflektor i istinnoe polozhenie zvezdy S oboznachim θ, ugol mezhdu napravleniem na deflektor i duh (I₁ ili I₂) sootvetstvenno θ₁⁽¹⁾ ili θ₁⁽²⁾. V proekcii na kartinnuyu ploskost' izobrazhenie kartiny linzirovaniya predstavleno na ris. 1,b. Zdes' D – deflektor, S – zvezda, I₁ i I₂ – dýhi, to est' izobrazheniya zvezdy S, obrazovannye vsledstvie iskrivleniya luchei sveta ot nee v pole tyazhesti deflektora D. Dva lucha, proshedshie po raznye storony ot tyagoteyushego tela D, budut otkloneny ot pervonachal'nyh napravlenii. Esli zvezda S nahoditsya dostatochno daleko ot deflektora D, to luchi nachnut shodit'sya i peresekutsya v nekotoroi udalennoi tochke O, gde nahoditsya nablyudatel'. Ugol otkloneniya lucha sveta zvezdy S v gravitacionnom pole deflektora (v radianah) raven 2r_g/r – udvoennomu otnosheniyu velichiny gravitacionnogo radiusa

Ris. 1. a – iskrivlenie luchei sveta dalekoi zvezdy S v gravitacionnom pole tochechnoi massy D . Ukazany harakternye ugly (sm. tekst); b – raspolozhenie deflektora D, zvezdy S i "duhov" I1 i I2 na kartinnoi ploskosti. Zdes' θ0 – ugol rastvora konusa Einshteina

Kvadratnoe uravnenie (4) imeet dva deistvitel'nyh kornya θ₁⁽¹⁾ i θ₁⁽²⁾, sootvetstvuyushih dvum izobrazheniyam istochnika S. Razmery i yarkost' dvuh dýhov budut raznymi, no ih summarnyi blesk bol'she bleska nelinzirovannogo istochnika S v A raz, gde

Ugol rastvora konusa Einshteina θ₀ priblizitel'no proporcionalen kvadratnomu kornyu iz otnosheniya massy deflektora M k rasstoyaniyu do nego. Poetomu dlya tela s massoi galaktiki, udalennogo ot nablyudatelya na tipichnoe mezhgalakticheskoe rasstoyanie, velichina ugla mezhdu dýhami I₁ i I₂ sostavlyaet neskol'ko uglovyh sekund, a dlya deflektora s massoi poryadka massy Solnca i rasstoyaniya do nego okolo desyati kiloparsek (harakternogo dlya galo Galaktiki) rasstoyanie mezhdu dýhami I₁ i I₂ ne prevyshaet uglovoi millisekundy.

Nablyudat' dva izobrazheniya galaktik ili kvazarov, razdelennyh uglovym rasstoyaniem v neskol'ko sekund dugi, vpolne vozmozhno dazhe nazemnymi sredstvami. Nablyudat' zhe dva izobrazheniya, razdelennye rasstoyaniem 0″,001 , s Zemli nevozmozhno. Poetomu effekt mikrolinzirovaniya nablyudayut po izmeneniyu bleska zvezdy S.

Nablyudatel' O, deflektor D i zvezda polya S obladayut nekotorymi skorostyami, i v rezul'tate zvezda polya S dvizhetsya otnositel'no D s nekotoroi uglovoi skorost'yu. Pri etom uglovoe rasstoyanie θ i, sledovatel'no, koefficient usileniya A yavlyayutsya peremennymi velichinami. Dvizhenie zvezdy S v kartinnoi ploskosti cherez konus Einshteina pokazano na ris. 2. Zdes' napravlenie istinnogo dvizheniya pomecheno shtrihovoi liniei, a vidimoe dvizhenie dvuh duhov I₁, I₂ – sploshnymi liniyami. Napravlenie dvizheniya zvezdy S ukazano strelkoi i v predelah konusa Einshteina mozhet rassmatrivat'sya kak pryamolineinoe. Napravlenie dvizheniya izobrazheniya I₁ sovpadaet s napravleniem istinnogo dvizheniya zvezdy S, a napravlenie izobrazheniya I₂ obratnoe.

Ris. 2. Istinnoe dvizhenie istochnika S (pokazano shtrihovoi liniei) i vidimye dvizheniya dýhov I1 i I2 poperek konusa Einshteina s radiusom θ0

Radius konusa Einshteina dlya deflektora s massoi ~1M_ʘ, udalennogo ot Zemli na rasstoyanie ~10 kpk, sostavlyaet okolo odnoi tysyachnoi sekundy dugi.

Ris. 3. Izobrazheniya zvezdnogo polya v Bol'shom Magellanovom Oblake (BMO), poluchennye gruppoi MASNO do poyavleniya effekta mikrolinzirovaniya (a), v moment mikrolinzirovaniya zvezdy BMO temnym telom galo nashei Galaktiki (b) i posle mikrolinzirovaniya (v). Vidno sil'noe uvelichenie yarkosti odnoi iz zvezd BMO, obuslovlennoe iskrivleniem luchei sveta etoi zvezdy v gravitacionnom pole bolee blizkogo k nam temnogo tela Galaktiki

Esli prostranstvennaya skorost' deflektora ~300 km/s (takovy tipichnye skorosti zvezd v galo nashei Galaktiki), vremya peresecheniya konusa Einshteina sostavit okolo odnogo mesyaca. Takim zhe yavlyaetsya i harakternoe vremya izmeneniya bleska linziruemoi zvezdy. Esli provesti perpendikulyar iz deflektora D k istinnoi traektorii S, to sleva i sprava ot etogo perpendikulyara kartiny identichny. Poetomu krivaya bleska pri mikrolinzirovanii odinochnoi zvezdy S simmetrichna otnositel'no momenta vremeni, kogda S prohodit cherez tochku C, gde imeet mesto maksimum koefficienta usileniya A , a znachit, i maksimum bleska. Krome togo, iz-za nezavisimosti ugla otkloneniya fotona v gravitacionnom pole ot ego energii (ili chastoty), krivaya bleska pri mikrolinzirovanii tochechnogo istochnika ne dolzhna zaviset' ot dliny volny λ.

Itak, sushestvuyut dva vazhnyh priznaka, pozvolyayushie otlichit' krivuyu bleska zvezdy pri mikrolinzirovanii ot krivoi bleska obychnoi peremennoi zvezdy: pri mikrolinzirovanii krivaya bleska dolzhna byt' strogo simmetrichnoi otnositel'no svoego maksimuma (esli prenebrech' parallakticheskim smesheniem zvezdy i deflektora, obuslovlennym dvizheniem Zemli po orbite vokrug Solnca) i ne dolzhna zaviset' ot dliny volny.

4. Pervye rezul'taty nablyudenii effektov mikrolinzirovaniya

Po rekomendacii B. Pachinskogo, s 1991 goda dve gruppy uchenyh nachali poisk effektov mikrolinzirovaniya zvezd v Bol'shom Magellanovom Oblake (BMO) temnymi telami galo nashei Galaktiki. V eksperimente MASNO nablyudeniya provodilis' na observatorii Maunt Stromlo (Mount Stromlo) v Avstralii vblizi g. Kanberra. Ispol'zovalsya teleskop s zerkalom diametrom ~1,27 m s panoramnym fotoelektricheskim priemnikom (PZS-matrica), pozvolyayushim odnovremenno registrirovat' i analizirovat' s pomosh'yu komp'yutera blesk okolo milliona zvezd. Gruppa francuzskih i chiliiskih uchenyh nazvala svoi eksperiment EROS. Nablyudeniya provodilis' v Chili na shirokougol'nom 50-sm teleskope sistemy Shmidta vnachale s pomosh'yu fotograficheskoi metodiki, a zatem s pomosh'yu fotoelektricheskogo PZS-priemnika izlucheniya. Obe gruppy nablyudali neskol'ko millionov zvezd na protyazhenii dvuh let i prakticheski odnovremenno opublikovali pervye rezul'taty nablyudenii yavlenii mikrolinzirovaniya zvezd BMO temnymi telami galo nashei Galaktiki. Okazalos', chto blesk neskol'kih zvezd BMO ispytal rezkii (primerno ot treh do shesti raz) pod'em i padenie (ris. 3). Krivye bleska ne zaviseli ot dliny volny, byli strogo simmetrichny i imeli harakternuyu prodolzhitel'nost' izmenenii bleska okolo odnogo mesyaca (ris. 4).

Ris. 4. Krivye bleska zvezdy BMO v sinih (a) i krasnyh (b) luchah, obuslovlennye effektom mikrolinzirovaniya. Krivye simmetrichny i ne zavisyat ot dliny volny, sledovatel'no, oni obuslovleny ne fizicheskoi peremennost'yu zvezdy, a svyazany s iskrivleniem luchei sveta zvezdy BMO v gravitacionnom pole bolee blizkogo k nam temnogo tela galo nashei Galaktiki

Po prodolzhitel'nosti izmeneniya bleska Δt mozhno ocenit' razmery konusa Einshteina θ₀ deflektora (sm. formulu (5)). Sootvetstvuyushaya etomu znacheniyu θ₀ massa temnogo tela sostavlyaet ~0,1M_ʘ. Takim obrazom, pervye zhe rezul'taty nablyudenii yavlenii mikrolinzirovaniya pozvolili zaklyuchit', chto, po krainei mere, odnoi iz komponent skrytoi massy yavlyayutsya malomassivnye zvezdy, vozmozhno, korichnevye karliki. Kolichestvo takih malomassivnyh zvezd v nashei Galaktike okazyvaetsya mnogo bol'shim, chem eto predskazyvaet sovremennaya teoriya proishozhdeniya i evolyucii zvezd, chto stavit ser'eznuyu problemu pered uchenymi, trebuyushuyu skoreishego resheniya. Dlya korrektnoi ocenki doli skrytoi massy, sosredotochennoi v takih malomassivnyh zvezdah, neobhodimo narashivat' chislo nablyudenii yavlenii mikrolinzirovaniya, prichem zhelatel'no eto delat' ne tol'ko v napravlenii na BMO, no i v drugih napravleniyah, chtoby luchshe ocenit' prostranstvennoe raspredelenie temnyh tel v Galaktike. Gruppa amerikanskih i pol'skih uchenyh s 1992 goda nachala nablyudeniya effektov mikrolinzirovaniya zvezd baldzha nashei Galaktiki temnymi telami galo (baldzh – eto bol'shoe skoplenie zvezd v okrestnosti galakticheskogo centra). Etot eksperiment poluchil nazvanie OGLE. V eksperimente OGLE byli otkryty desyatki sluchaev mikrolinzirovaniya. K nastoyashemu vremeni chislo obnaruzhennyh yavlenii mikrolinzirovaniya prevyshaet 50. Analiz rezul'tatov nablyudenii zvezd BMO pozvolyaet zaklyuchit', chto, po krainei mere, polovina skrytoi massy v vide barionov obyazana svoim proishozhdeniem vkladu malomassivnyh (s massoi ot odnoi do pyati desyatyh massy Solnca) zvezd i korichnevyh karlikov. Iz chego sostoit drugaya chast' barionnoi komponenty skrytoi massy i kakova priroda ee nebarionnoi komponenty, poka ostaetsya zagadkoi. Mozhno sushestvenno umen'shit' ostrotu problemy, esli uchest' yavleniya mikrolinzirovaniya ne tol'ko odinochnyh, no takzhe dvoinyh i kratnyh zvezd.

5. Mikrolinzirovanie dvoinyh zvezd i soputstvuyushie effekty

Pochti polovinu zvezd nashei Galaktiki sostavlyayut dvoinye i kratnye zvezdy, poetomu vpolne veroyatno nablyudat' yavleniya mikrolinzirovaniya, obuslovlennye dvoistvennost'yu zvezd. V etih sluchayah krivaya bleska pri mikrolinzirovanii mozhet byt' nesimmetrichnoi i zaviset' ot dliny volny. Ne isklyucheno, chto pervye nablyudateli yavlenii mikrolinzirovaniya otbrasyvali takie sobytiya, schitaya ih svyazannymi ne s mikrolinzirovaniem, a s trivial'noi prichinoi – fizicheskoi peremennost'yu zvezdy (dolya takih peremennyh zvezd dostigaet 10 %). Esli prinyat' vo vnimanie takie otbroshennye sobytiya, dolya malomassivnyh zvezd, belyh karlikov i korichnevyh karlikov v barionnoi komponente skrytoi massy mozhet byt' bol'she 50 %. Poetomu analiz yavlenii mikrolinzirovaniya, svyazannyh s dvoistvennost'yu zvezd, predstavlyaetsya ochen' aktual'noi zadachei.

Vpervye problemu mikrolinzirovaniya odinochnoi zvezdy fona dvoinoi gravitacionnoi linzoi rassmotreli amerikanskie uchenye B. Pachinskii i S. Mao v 1991 godu. Problema mikrolinzirovaniya dvoinoi zvezdy fona odinochnoi gravitacionnoi linzoi byla rassmotrena amerikancami K. Gristom i V. Hu v 1992 godu. Rossiiskie astronomy M.V. Sazhin i A.M. Cherepashuk v 1994-1995 godah rasschitali krivye izmeneniya bleska i cveta pri mikrolinzirovanii dvoinyh zvezd razlichnyh spektral'nyh klassov odinochnoi gravitacionnoi linzoi. Izmeneniya cveta pri mikrolinzirovanii dvoinoi zvezdy odinochnoi gravitacionnoi linzoi proishodyat ne potomu, chto luchi sveta raznyh dlin voln otklonyayutsya v gravitacionnom pole deflektora na raznye ugly, a potomu, chto zvezdy raznyh spektral'nyh klassov (i, sledovatel'no, raznyh temperatur) prohodyat na raznyh uglovyh rasstoyaniyah ot deflektora. Odnako nebol'shie izmeneniya cveta mogut nablyudat'sya i pri mikrolinzirovanii odinochnoi zvezdy. Eto svyazano s tem, chto real'naya zvezda ne yavlyaetsya ideal'nym tochechnym ob'ektom, a imeet hotya i ochen' malye, no otlichnye ot nulya uglovye razmery i razlichnoe v raznyh dlinah voln raspredelenie yarkosti po disku. Tak kak dlya diska sfericheskoi zvezdy imeet mesto yavlenie potemneniya k krayu i temperatura izlucheniya na krayu diska nizhe, chem v ego centre, zavisimost' koefficienta usileniya pri mikrolinzirovanii A(θ) ot uglovogo rasstoyaniya θ do deflektora privodit k tomu, chto blesk real'noi zvezdy v maksimume v bol'shinstve sluchaev ispytyvaet pokrasnenie. Eto harakternoe pokrasnenie v maksimume bleska mozhet byt' ispol'zovano kak dopolnitel'nyi priznak effekta gravitacionnogo mikrolinzirovaniya.

Osobenno harakternym priznakom effekta mikrolinzirovaniya yavlyaetsya specificheskoe izmenenie stepeni i ugla lineinoi polyarizacii izlucheniya linziruemoi zvezdy. Na eto obratili vnimanie angliiskie uchenye Dzh. Simmons, Dzh. Villis i A. N'yusem, a takzhe rossiiskie M.B. Bogdanov, M.V. Sazhin i A.M. Cherepashuk. Hotya izluchenie na krayu diska zvezdy polyarizovano (stepen' polyarizacii zdes' dostigaet 10 %), polnoe izluchenie ot odinochnoi sfericheskoi zvezdy ne polyarizovano. Dlya poyavleniya zametnoi lineinoi polyarizacii izlucheniya forma zvezdy dolzhna otklonyat'sya ot sfericheski-simmetrichnoi. Kogda svet zvezdy ispytyvaet gravitacionnoe mikrolinzirovanie, izluchenie ot kraya diska zvezdy usilivaetsya sil'nee, chem izluchenie iz ego centra, chto privodit k narusheniyu sfericheskoi simmetrii i poyavleniyu zametnoi lineinoi polyarizacii s amplitudoi do 0,5 %. Tochnost' sovremennyh fotoelektricheskih polyarizacionnyh nablyudenii dostigaet 0,01 %, poetomu izmenenie polyarizacii sveta zvezdy pri mikrolinzirovanii vpolne nablyudaemo i tozhe mozhet ispol'zovat'sya kak dopolnitel'nyi priznak yavleniya mikrolinzirovaniya real'noi zvezdy.

Izvestno neskol'ko nadezhno zaregistrirovannyh yavlenii mikrolinzirovaniya s nesimmetrichnymi krivymi bleska, kotorye byli interpretirovany v ramkah modeli dvoinoi gravitacionnoi linzy. Otdel'nye nesimmetrichnye krivye bleska mogut byt' svyazany takzhe s mikrolinzirovaniem dvoinoi zvezdy odinochnoi gravitacionnoi linzoi. Izuchenie takih anomal'nyh krivyh linzirovaniya ochen' perspektivno dlya utochneniya doli malomassivnyh zvezd i korichnevyh karlikov v skrytoi masse.

Opisannye effekty, soputstvuyushie yavleniyu mikrolinzirovaniya, svidetel'stvuyut, chto linzirovanie zvezd pozvolyaet ne tol'ko vyyavit' prirodu skrytoi massy, no i daet vozmozhnost' izuchat' dalekie zvezdy s ochen' vysokim uglovym razresheniem (do 0″,001 ), to est' ispol'zovat' effekt mikrolinzirovaniya kak teleskop, obladayushii sverhvysokim uglovym razresheniem. Nablyudeniya linzirovaniya zvezd s vysokoi fotometricheskoi tochnost'yu dayut principial'nuyu vozmozhnost' obnaruzheniya ne tol'ko zvezdnyh, no dazhe planetnyh sputnikov u zvezd.

Rossiiskie uchenye A.V. Gurevich, K.P. Zybin i V.A. Sirota v 1996 godu opublikovali ochen' vazhnuyu rabotu, gde pokazali, chto aktual'nym yavlyaetsya takzhe poisk nekompaktnyh ob'ektov galo Galaktiki, sostoyashih iz elementarnyh chastic nebarionnoi prirody (SVM-chasticy). V etom sluchae takzhe dolzhny nablyudat'sya krivye bleska, obuslovlennye mikrolinzirovaniem sveta dalekih zvezd, no uzhe ne kompaktnymi, a protyazhennymi telami galo Galaktiki. Takim obrazom, poyavlyaetsya vozmozhnost' izucheniya ne tol'ko barionnoi, no i nebarionnoi komponenty skrytoi massy. Pri etom, chtoby nadezhno otlichit' tochechnyi deflektor ot protyazhennogo, osobenno vazhno nablyudat' i issledovat' mikrolinzirovanie dvoinyh zvezd fona.

6. Zaklyuchenie

V stat'e predstavleno sovremennoe nablyudatel'noe sostoyanie problemy skrytoi massy vo Vselennoi. Ispol'zovanie fotoelektricheskih panoramnyh priemnikov i moshnyh komp'yuterov pozvolilo osushestvit' nastoyashii proryv v etoi vazhneishei probleme nauki i vyyavit', po krainei mere, odnu komponentu skrytoi massy – malomassivnye ( M<(0,1-0,5)M_ʘ) zvezdy, belye karliki i vozmozhnye korichnevye karliki, kotoryh okazalos' ochen' mnogo v galo nashei galaktiki, mnogo bol'she, chem do sih por predskazyvalos' teoriei evolyucii zvezd. Eto otkrytie stavit novye problemy pered teoretikami. Mozhno ne somnevat'sya, chto v blizhaishie gody my uznaem mnogo principial'no novogo o prirode i evolyucii zvezd.

Otkrytiya effektov mikrolinzirovaniya byli sdelany na nebol'shih nazemnyh teleskopah, prostymi i deshevymi sredstvami. Naryadu s obnaruzheniem effektov mikrolinzirovaniya byli polucheny vysokotochnye krivye bleska mnogih desyatkov tysyach peremennyh zvezd raznyh tipov, chem byl sdelan vazhnyi vklad ne tol'ko v problemu skrytoi massy, no i v problemu izucheniya peremennyh zvezd. Vse eto pokazyvaet, naskol'ko plodotvornoi mozhet okazat'sya ostroumnaya nauchnaya ideya.

Literatura

1. Blioh P.V., Minakov A.A. Gravitacionnye linzy. M.: Znanie, 1990.
2. Shul'ga V. Nauka i zhizn'. 1994. 2. S. 6.
3. Ginzburg V.L. O fizike i astrofizike. M.: Byuro Kvantum, 1995.