Skazanie o temnoi materii

Yaan Einasto©, akademik AN Estonii, professor, Tartuskaya observatoriya (Perevod s estonskogo: Vlad Pustynskii©)

1. Prolog

Sluchilos' mne kak-to prochest' knigu Tomasa Kuna «Struktura nauchnyh revolyucii». Delo proishodilo v seredine 1970-h godov, problema temnoi materii byla aktual'na, i bor'ba storonnikov i protivnikov etoi koncepcii byla v samom razgare. Ya obratil vnimanie na to, chto otkrytie temnoi materii ochen' napominaet opisannye Kunom nauchnye revolyucii. A v 1985 godu v Prinstonskom universitete sostoyalas' konferenciya, posvyashennaya temnoi materii. V zaklyuchitel'nom slove Skott Tremein nazval istoriyu ee obnaruzheniya tipichnoi nauchnoi revolyuciei. Binni i Tremein v svoei monografii o dinamike galaktik takzhe podcherkivali revolyucionnyi harakter otkrytiya temnoi materii.

Tartuskie astronomy uchastvovali v izuchenii temnoi materii dlitel'noe vremya – nachinaya s osnovatelya sovremennoi estonskoi astronomicheskoi shkoly Ernsta Epika i ego uchenika G. Kuzmina i vplot' do ee nyneshnih predstavitelei. Problema temnoi materii zanimala astronomov mnogih stran, i vse oni prishli k etoi probleme raznymi putyami. Ya popytayus' zdes' rasskazat', kakim putem k probleme temnoi materii prishli tartuskie astronomy, i kakimi byli nashi trudnosti pri reshenii etoi problemy. Ochevidno, chto istoriya temnoi materii v rasskaze, skazhem, prinstonskogo astronoma zvuchala by inache. No v dannom sluchae raznye tochki zreniya dopolnyayut drug druga.

2. Epik i priroda galaktik

Ernst Epik rodilsya v malen'kom gorode Kunda v 1893 godu. On nachal zanyatiya fizikoi i matematikoi samostoyatel'no eshe v shkol'nye gody. Chtoby poluchit' universitetskoe obrazovanie, Epik otpravilsya v Moskvu, gde repetitorstvom legche bylo zarabotat' na zhizn'. Tak kak osnovy fiziki i matematiki k etomu vremeni uzhe byli emu yasny, on srazu mog pristupit' k issledovatel'skoi rabote. Epik pytalsya razobrat'sya v nebesnyh yavleniyah, a nereshennyh problem v to vremya bylo predostatochno. Eshe sovsem nedavno astronomy byli ubezhdeny, chto vse vidimye nevooruzhennym glazom zvezdy i beschislennoe mnozhestvo slabyh zvezdochek obrazuyut bol'shuyu zvezdnuyu sistemu – Galaktiku, kotoroi prinadlezhit i nashe Solnce – ryadovaya zvezda. V to vremya mnogie astronomy otozhdestvlyali Galaktiku so vsei Vselennoi. Naprimer, v 1914 godu vyshla iz pechati monografiya sera Artura Eddingtona «Dvizhenie zvezd i stroenie Vselennoi». Na samom dele rech' tam shla tol'ko o dvizhenii zvezd v Mlechnom Puti, to est' v nashei Galaktike.

Ris. 1. Ernst Epik s suprugoi i avtorom na s'ezde Mezhdunarodnogo astronomicheskogo soyuza v Braitone, Angliya, 1970 god.

Vyyasnenie razmerov Galaktiki natalkivalos' na trudnosti. Ne bylo izvestno, oslabevaet li izluchenie vsledstvie poglosheniya i iskazhaetsya li tem samym vidimaya yarkost' zvezd; ih yarkost' byla vazhna dlya opredeleniya rasstoyanii.

V odnoi iz svoih pervyh rabot (opublikovannoi v 1915 godu) Epik rassmatrivaet etot vopros. On razrabatyvaet metod opredeleniya plotnosti veshestva vblizi ploskosti Galaktiki po vertikal'nym dvizheniyam zvezd otnositel'no etoi ploskosti: eto pozvolyalo naiti kolichestvo materii, pogloshayushei svet. Zvezdy dvizhutsya otnositel'no ploskosti simmetrii vverh-vniz. Chem bol'she vertikal'naya skorost', tem vyshe zvezda mozhet podnyat'sya nad ploskost'yu Galaktiki. Sravnenie skorostei i rasstoyanii pozvolyaet vychislit' silu gravitacionnogo polya i plotnost' veshestva v ploskosti Galaktiki. Izuchaya dostupnye ogranichennye dannye, Epik nahodit, chto plotnost' veshestva vblizi galakticheskoi ploskosti vpolne soglasuetsya s izvestnym kolichestvom zvezd. Otsyuda on delaet vyvod, chto v Galaktike ne mozhet byt' bol'shogo kolichestva pogloshayushei temnoi materii: v protivnom sluchae ego vliyanie na vertikal'nye dvizheniya zvezd bylo by zametnym. Naskol'ko nam izvestno, eto bylo pervoe issledovanie temnoi materii v nashei Galaktike. Kak my uvidim dalee, zvezdnye astronomy vposledstvii obrashalis' k etoi probleme neodnokratno.

Drugoi nereshennoi problemoi byla priroda tumannostei. K tomu vremeni s pomosh'yu teleskopov byli otkryty tysyachi tumannostei. Nekotorye iz nih (naprimer, tumannost' v sozvezdii Oriona) pohodili na gazovye oblaka. Drugie imeli vid diska ili kol'ca (za vneshnyuyu shozhest' s planetami ih nazvali planetarnymi tumannostyami). Tret'i imeli spiral'nuyu strukturu. Vstrechalis' i tumannosti ellipticheskoi formy. Mneniya astronomov o prirode tumannostei razdelilis': nekotorye dumali, chto eto gazovye obrazovaniya vnutri nashei Galaktiki, drugie privodili dovody v pol'zu togo, chto tumannosti nahodyatsya na bol'shih rasstoyaniyah ot Galaktiki i obrazuyut nezavisimye «ostrova» vo Vselennoi.

Dlya obsuzhdeniya etoi problemy Nacional'naya akademiya nauk SShA v 1920 godu organizovala publichnuyu diskussiyu, v kotoroi izvestnye amerikanskie astronomy Kertis i Shepli vystupili s dovodami v pol'zu kazhdoi iz tochek zreniya. No eto obsuzhdenie ne dalo rezul'tata. Ono naglyadno pokazalo, chto nauchnuyu problemu putem diskussii ne reshit': reshenie mozhno otyskat', lish' gluboko izuchiv vopros. Uchastniki togo obsuzhdeniya dazhe ne dogadyvalis', chto otvet na postavlennyi vopros uzhe byl k tomu vremeni izvesten. Ernst Epik takzhe pital k etomu voprosu interes. On vnimatel'no sledil za nauchnoi literaturoi i obratil vnimanie na to, chto amerikanskii astronom Slaifer izmeril skorost' vrasheniya galaktiki v sozvezdii Andromedy (tak nazyvaemoi Tumannosti Andromedy). Eto potrebovalo ot nego geroicheskih usilii: chuvstvitel'nost' fotoplastinok v to vremya byla ne slishkom vysoka, a teleskopy nedostatochno moshny. Slaifer potratil neskol'ko nochei na to, chtoby zaregistrirovat' na fotoplastinke spektr central'noi, samoi yarkoi oblasti Tumannosti Andromedy. Vyyasnilos', chto spektral'nye linii nemnogo nakloneny. Eto ukazyvalo na vrashenie Tumannosti: na odnom ee krayu veshestvo udalyaetsya ot nablyudatelya, a na drugom priblizhaetsya k nemu. Takoe dvizhenie privodit k naklonu spektral'nyh linii v sootvetstvii s zakonom Doplera. K schast'yu dlya Epika, amerikanskie astronomy ne sumeli ocenit' vazhnost' etogo nablyudeniya. Lomaya golovu nad tem, kak prilozhit' eto nablyudenie k resheniyu problemy tumannostei, Epik vskore nashel, kak vychislit' rasstoyanie do Tumannosti Andromedy.

Ego ideya takova. Pri udalenii ot nas lineinyi razmer umen'shaetsya obratno proporcional'no rasstoyaniyu, a svetimost' – kak kvadrat rasstoyaniya. Vidimuyu svetimost' central'noi chasti Tumannosti Andromedy mozhno legko naiti po fotometricheskim nablyudeniyam. Absolyutnaya zhe svetimost' svyazana s massoi. I vidimuyu, i absolyutnuyu svetimosti mozhno vyrazit' v solnechnyh edinicah. Epik sdelal vazhnoe dopushenie: on predpolozhil, chto Tumannost' Andromedy shodna s nashei Galaktikoi, i potomu otnoshenie massy k svetimosti u nee takoe zhe, kak u nashei Galaktiki. Etu velichinu mozhno naiti, opirayas' na dannye o Mlechnom Puti. Ispol'zovav naidennoe im samim znachenie plotnosti veshestva v Galaktike, Epik poluchil, chto otnoshenie massy k svetimosti u tumannosti Andromedy ravno 2,63 (v solnechnyh edinicah). Poslednim shagom v etom rassuzhdenii bylo vzaimnoe uvyazyvanie vidimoi i absolyutnoi yarkosti Tumannosti Andromedy s ee vidimym i absolyutnym lineinym razmerom, chto pozvolilo opredelit' rasstoyanie do Tumannosti Andromedy. V rezul'tate Epik poluchil 785 kpk (okolo 2 millionov svetovyh let). Eto rasstoyanie bolee chem desyatikratno prevyshaet razmer nashei Galaktiki. Sledovatel'no, rech' idet o samostoyatel'noi galaktike vne Mlechnogo Puti. Svoi rezul'taty Epik dolozhil v 1918 godu na zasedanii Moskovskogo obshestva lyubitelei astronomii. Oni byli stol' vazhny, chto Epik povtoril analiz, vospol'zovavshis' novymi dannymi ob otnoshenii massy k svetimosti, i na sei raz opublikoval ih v vedushem astronomicheskom zhurnale Astrophysical Journal v 1922 godu.

Neskol'ko let spustya rasstoyanie do Tumannosti Andromedy izmeril amerikanskii astronom Habbl, vospol'zovavshis' sovsem drugoi metodikoi. Emu poschastlivilos' obnaruzhit' v Tumannosti Andromedy peremennye zvezdy (tak nazyvaemye cefeidy). Periody cefeid tem bol'she, chem yarche zvezda. Otnoshenie perioda k svetimosti mozhno bylo kalibrovat' po cefeidam v nashei Galaktike. Habbl nashel rasstoyanie do Tumannosti Andromedy ravnym 220 kpk. Po sovremennym dannym, eto rasstoyanie ravno 700 kpk. Takim obrazom, rezul'tat Epika tochnee rezul'tata Habbla.

V etih rabotah Epik vyyasnil prirodu spiral'nyh tumannostei. Odnovremenno on pokazal, chto nasha Vselennaya mnogo bol'she, chem polagali ranee. Dolgoe vremya chest' pervogo opredeleniya rasstoyaniya do Tumannosti Andromedy pripisyvalas' Habblu, i lish' v poslednee vremya rabotu Epika tozhe zametili.

Paru let spustya Habbl sdelal ochen' vazhnoe otkrytie: on obratil vnimanie na to, chto galaktiki udalyayutsya ot nas tem bystree, chem dal'she oni nahodyatsya. Otsyuda mozhno zaklyuchit', chto vsya Vselennaya rasshiryaetsya. Sleduet dobavit', chto Epik byl v chisle pervyh astronomov, kto iz fakta rasshireniya sumel sdelat' vyvod ne tol'ko o tom, chto Vselennaya rasshiryaetsya, no i o tom, chto ona sravnitel'no nedavno obrazovalas'. V to vremya bylo rasprostraneno mnenie, chto vozrast Galaktiki (a znachit, i Vselennoi) sostavlyaet po men'shei mere 100 trillionov let. Etot vyvod osnovyvalsya na analize dvizheniya zvezd. Vzaimnye sblizheniya zvezd i stolknoveniya kraine redki; tem ne menee, dannye ob ih dvizhenii svidetel'stvuyut o tom, chto zvezdy obrazuyut v Galaktike horosho peremeshannuyu ravnovesnuyu sistemu, podobno molekulam i atomam v obychnom gaze. Vychisleniya togo vremeni pokazyvali, chto vremya, trebuemoe dlya dostizheniya ravnovesiya, sostavlyaet ne menee trilliona let. Epik pokazal, chto celyi ryad ne zavisyashih drug ot druga metodov ukazyvaet na znachitel'no men'shii vozrast Vselennoi. Vo-pervyh, eto vozrast meteoritov i gornyh porod na Zemle, kotoryi uzhe umeli opredelyat' po sootnosheniyu radioaktivnyh izotopov: vozrast stareishih meteoritov sostavlyal 3-4 milliarda let. Vo-vtoryh, eto vozrast samih zvezd. K nachalu 30-h godov Epiku uzhe byli izvestny osnovnye istochniki energii zvezd i osnovy teorii zvezdnoi evolyucii. Emu bylo yasno, chto glavnyi istochnik energii zvezd – prevrashenie vodoroda v gelii v termoyadernyh reakciyah. Skorost' vysvobozhdeniya energii v etih reakciyah, vmeste so skorost'yu izlucheniya energii, takzhe byli priblizitel'no izvestny, chto pozvolyalo ocenit' vozrast zvezd. Okazalos', chto goryachie giganty eshe ochen' molody; ih sushestvovanie svidetel'stvuet o tom, chto zvezdoobrazovanie v Galaktike prodolzhaetsya do sih por. Vozrast zvezd tipa Solnca Epik ocenil primerno v 3 milliarda let. V Mlechnom Puti imeetsya mnozhestvo zvezdnyh skoplenii, kotorye raspadayutsya so vremenem. Epik ocenil ih dinamicheskii vozrast v neskol'ko milliardov let. I, nakonec, rasshirenie Vselennoi. Esli mir seichas rasshiryaetsya, znachit, ranee ego razmery byli men'she, i po skorosti rosta ego razmerov legko opredelit' vremya rasshireniya. Ono, po dannym togo vremeni, sostavlyalo primerno 2 milliarda let. Epik obratil vnimanie na to, chto vse eti nezavisimye ocenki vozrasta privodyat priblizitel'no k odnomu i tomu zhe rezul'tatu. On sdelal vyvod, chto eto sovpadenie ne mozhet byt' sluchainym: ono ukazyvaet na zarozhdenie Vselennoi neskol'ko milliardov let nazad – veroyatno, v rezul'tate kakogo-to vzryva.

Sovremennye dannye podtverdili pravil'nost' rassuzhdenii Epika. Tol'ko Vselennaya okazalas' kuda bolee staroi: ee vozrast okolo 15 milliardov let. Etimi otkrytiyami zavershilas' pervaya velikaya smena paradigm v sovremennoi kosmologii: na smenu miru Mlechnogo Puti prishel rasshiryayushiisya mir sravnitel'no nedavno voznikshih galaktik. Priyatno konstatirovat', chto v formirovanii etoi kartiny mira neskol'ko reshayushih shagov sdelal estonskii astronom Ernst Epik.

3. Grigorii Kuzmin i problema lokal'noi temnoi materii. Nachalo stroitel'stva novoi observatorii

Issledovaniya stroeniya galaktik, nachatye Epikom, prodolzhil Grigorii Kuzmin. On rodilsya v Vyborge v 1917 godu. Vskore sem'ya perebralas' v Tallin, gde Grigorii poluchil srednee obrazovanie. Eshe shkol'nikom on proyavlyal interes k astronomii, i ucheba v Tartuskom universitete stala estestvennym prodolzheniem ego obrazovaniya. V Tartu nauchnym rukovoditelem Grigoriya Kuzmina stal Ernst Epik. Kak i ego nastavnik, Kuzmin pristupil k nauchnym issledovaniyam eshe studentom. Pervoi ego rabotoi bylo issledovanie evolyucii kosmicheskoi pyli v okrestnostyah Solnca. Za etoi rabotoi posledovalo opredelenie plotnosti veshestva v ploskosti Galaktiki po vertikal'nym kolebaniyam zvezd, a takzhe razrabotka detal'noi modeli stroeniya i dinamiki Tumannosti Andromedy. Etot perechen' udivitel'nym obrazom pereklikaetsya s yunosheskimi rabotami Epika. Pervye vazhnye rezul'taty Kuzmin poluchil eshe v 1942 godu, no v gody voiny oni ostalis' neopublikovannymi (kak i pervaya rabota Epika o rasstoyanii do Tumannosti Andromedy). Ranee Tartuskaya observatoriya vhodila v sostav Tartuskogo universiteta. V 1947 godu pri Estonskoi Akademii nauk sozdali Institut fiziki, matematiki i mehaniki, v sostav kotorogo vklyuchili i observatoriyu. Ponachalu novyi institut okazalsya ne v sostoyanii opredelit' pole svoei deyatel'nosti, no v 1950 godu ego direktorom naznachili akademika Akselya Kippera, astronoma, kotoryi takzhe poluchil obrazovanie v dovoennyi period. Po iniciative Kippera vozobnovilos' izdanie publikacii Tartuskoi observatorii. Tak u Kuzmina poyavilas' vozmozhnost' opublikovat' svoi raboty. V 1952 godu on opublikoval tri stat'i, posvyashennye plotnosti veshestva v okrestnostyah Solnca, modeli nashei Galaktiki i tret'emu integralu dvizheniya zvezd.

Ris. 2. Grigorii Kuzmin ob'yasnyaet raschet lokal'noi plotnosti v Galaktike. 1970-e gody.

Tem vremenem priobrela aktual'nost' zadacha opredeleniya plotnosti materii vblizi galakticheskoi ploskosti. Ei zanimalsya izvestnyi gollandskii astronom Yan Oort. V opublikovannoi v 1932 godu rabote on nashel, chto izvestnyh zvezd nedostatochno dlya ob'yasneniya vertikal'nogo uskoreniya zvezd v Galaktike, vsledstvie chego prihoditsya predpolozhit' nalichie temnoi materii vblizi galakticheskoi ploskosti. Zadachei raboty Kuzmina, sudya po vsemu, i byla proverka rezul'tatov Oorta. Rassuzhdeniya Kuzmina byli takimi zhe, kak i u ego predshestvennikov, no on usovershenstvoval metody opredeleniya gravitacionnogo uskoreniya i plotnosti veshestva. Vo-pervyh, Kuzmin nashel, chto dlya opredeleniya plotnosti net neobhodimosti rasschityvat' gravitacionnoe pole v celom (kak polagal Oort), dostatochno naiti lish' skorost' izmeneniya gravitacionnogo uskoreniya vblizi galakticheskoi ploskosti. Eta skorost' imeet prostuyu svyaz' s otnosheniem srednei skorosti zvezd k tolshine zvezdnoi populyacii. Vo-vtoryh, Kuzmin nashel, kak mozhno dobit'sya vzaimnoi kompensacii oshibok opredeleniya skorostei i koordinat zvezd; takim obrazom, umen'shaetsya vliyanie na rezul'tat neizbezhnyh oshibok izmereniya. Poluchennye rezul'taty Kuzmin predstavil v forme kandidatskoi dissertacii, kotoruyu uspeshno zashitil v 1952 godu. Osnovnoi ee vyvod zaklyuchalsya v tom, chto nablyudatel'nye dannye ne podtverzhdayut nalichiya temnogo veshestva vblizi galakticheskoi ploskosti.

Tem samym Kuzmin brosil vyzov kak Oortu, tak i moskovskim astronomam, kotorye takzhe zanimalis' etoi problemoi i podtverdili gipotezu o nalichii temnogo veshestva vblizi galakticheskoi ploskosti.

Odnako etim delo ne ogranichilos'. V svoei vtoroi rabote (opublikovannoi v tot zhe god) Kuzmin razrabotal novyi metod opisaniya stroeniya Galaktiki. Vazhnoi ee chast'yu bylo otyskanie svyazi mezhdu skorost'yu vrasheniya Galaktiki i ee plotnost'yu. Ranee ispol'zovalas' model', v kotoroi gravitacionnoe pole predstavlyalos' naborom ellipsoidov ravnoi plotnosti. Kuzmin sozdal model', v kotoroi plotnost' mogla menyat'sya nepreryvno. Eto pozvolilo namnogo tochnee opisat' izmenenie plotnosti i skorosti vrasheniya. Galaktika ne pohozha na Zemlyu, kotoraya ogranichena tverdoi poverhnost'yu: ona podobna gazovomu oblaku, u nee net tverdyh kraev. Rol' molekul gaza v Galaktike igrayut zvezdy. Kuzmin, pomimo bolee tochnoi empiricheskoi modeli, predlozhil takzhe ee teoreticheskuyu interpretaciyu, razrabotav tak nazyvaemuyu teoriyu tret'ego integrala dvizheniya zvezd. Integraly dvizheniya – eto velichiny, kotorye ostayutsya postoyannymi pri dvizhenii zvezd v Galaktike. Horosho izvestny dva integrala dvizheniya: integral energii i integral momenta impul'sa. U tret'ego integrala net naglyadnoi interpretacii, no on neobhodim, chtoby ob'yasnit' vid zvezdnyh orbit.

Pervonachal'no eti rezul'taty poyavlyalis' tol'ko v publikaciyah Tartuskoi observatorii. Vskore otkrylas' vozmozhnost' predstavit' ih astronomicheskomu soobshestvu. V nachale 1950-h godov. Kipper zadumal sozdat' novuyu observatoriyu, za predelami Tartu, gde usloviya nablyudeniya luchshe. Ideya byla ne nova, ob etom tartuskie astronomy zadumyvalis' kak pered Pervoi, tak i pered Vtoroi mirovymi voinami. Odnako obstoyatel'stva ne pozvolili osushestvit' eto namerenie. Posle vtoroi mirovoi voiny mnogie astronomicheskie centry v Sovetskom Soyuze pristupili k stroitel'stvu novyh observatorii; v drugih stranah eto bylo sdelano znachitel'no ran'she. Chtoby obespechit' finansirovanie zadumannogo proekta, Kipper schel nuzhnym zaruchit'sya podderzhkoi astronomicheskogo soobshestva. S etoi cel'yu vesnoi 1953 goda v Tartu bylo sozvano vsesoyuznoe soveshanie ili, kak togda nazyvali, vyezdnoe zasedanie Astronomicheskogo soveta. V eto vremya ya kak raz nahodilsya v Moskve, vypisyvaya iz katalogov neobhodimye dlya moego issledovaniya dannye. So storony Moskvy odnim iz aktivnyh organizatorov vystupil professor Pavel Petrovich Parenago, priznannyi avtoritet v izuchenii stroeniya Galaktiki. My vmeste obsuzhdali programmu Plenuma, v kotoruyu bylo vklyucheno primerno ravnoe kolichestvo dokladchikov iz Moskvy i iz Tartu. So storony Moskvy osnovnym dokladchikom byl sam Parenago: on kak raz zavershil cikl issledovanii po teme, ochen' blizkoi k teme rabot Kuzmina. S nashei storony osnovnymi dokladchikami byl direktor instituta professor Aksel' Kipper i Grigorii Kuzmin. Slovo poluchili i molodye astronomy: pomimo menya, vystupali dazhe studenty i lyubiteli astronomii.

Doklady tartuskih astronomov ostavili glubokoe vpechatlenie. Kipper govoril o svoei teorii skorostei v gazovyh tumannostyah, kotoraya kak nikogda tochno ob'yasnyaet ih stroenie. Eta teoriya do sih por sluzhit osnovoi pri interpretacii spektrov gazovyh tumannostei. No osobyi interes vyzvali doklady Parenago i Kuzmina, posvyashennye odnomu i tomu zhe voprosu. Parenago byl blestyashim lektorom i izlagal svoi rezul'taty s prisushei emu prostotoi i yasnost'yu. Kuzmin zhe v tu poru ostavalsya eshe maloizvestnym molodym uchenym, i mozhno bylo opasat'sya, chto tyagat'sya s moskovskimi svetilami budet dlya nego beznadezhnym delom. I v samom dele, dokladu Kuzmina ne hvatalo prisushego Parenago bleska. Tihim golosom on shag za shagom razvival razrabotannuyu im model', obosnovyval svoi novovvedeniya i sravnival ee s bolee rannimi, v osobennosti s model'yu Parenago. Po hodu izlozheniya stanovilos' vse yasnee, chto podhod Kuzmina glubzhe i shire, a ego model' predstavlyaet sovershenno novyi shag v izuchenii stroeniya Galaktiki. V itoge u vseh vozniklo oshushenie, chto tartuskie astronomy na sei raz pobedili moskovskih so schetom 2:0. Nado otdat' dolzhnoe gostyam iz Moskvy: oni niskol'ko ne pozavidovali, a priznali vysokii uroven' tartuskih astronomov i goryacho podderzhali nashi plany po razvitiyu observatorii.

Eta istoriya imela i drugie posledstviya. U nas v to vremya bylo modnym prinizhat' rezul'taty svoih uchenyh. V rukovodstve Estonskoi Akademii nauk carilo mnenie, budto nashi astronomy zanimayutsya nesushestvennymi problemami, i chto pora by zanyat'sya bolee vazhnymi delami, naprimer, michurinskoi biologiei. Chtoby pomoch' v organizacii «pohoron» astronomii, na konferenciyu v Tartu Akademiya nauk napravila vice-prezidenta Gustava Naana. On proslushal doklady i s udivleniem otmetil, chto dela obstoyat sovershenno inache. Nado otdat' dolzhnoe i emu: Naan bystro izmenil svoe mnenie, i v ego lice astronomy priobreli glavnogo svoego zashitnika v akademicheskih krugah.

Posle Plenuma Kipper priglasil tartuskih astronomov k sebe domoi na torzhestvennyi uzhin. Nas togda bylo nemnogo, i my vse pomestilis' za ego stolom. Posle pervogo bokala Kipper okinul vzglyadom sobravshihsya i skazal: «Nu, rebyata pora brat'sya za delo». Byla obrazovana kollegiya, – neoficial'nyi organ, kotoryi zanyalsya podgotovkoi k sozdaniyu novoi observatorii. Pervym delom nado bylo podyskat' podhodyashee mesto. Dlya etogo my s suprugoi i studentami vyezzhali na velosipedah na sever i yug ot Tartu v poiskah vozvyshennosti, gde by mozhno bylo postroit' observatoriyu. Lyubopytnoe sovpadenie: nasha pervaya ostanovka 12 iyunya 1953 goda byla kak raz na vozvyshennosti Tyravere, to est' tam, gde pozdnee observatoriyu i postroili. V posleduyushie gody k severu i yugu ot Tartu v izbrannyh mestah provodilis' meteorologicheskie nablyudeniya. My ne rasschityvali obnaruzhit' razlichiya v kachestve izobrazhenii zvezd, a pytalis' naiti vozmozhnye razlichiya v kolichestve yasnyh nochei, chastote osennih tumanov, i t. p. Sushestvennyh razlichii mezhdu severom i yugom my ne nashli i vybrali yuzhnoe napravlenie. 12 yanvarya 1957 goda ves' kollektiv observatorii vyehal avtobusom, chtoby sravnit' raznye mesta i prinyat' okonchatel'noe reshenie. Mestom stroiploshadki my vybrali vozvyshennost' primerno v kilometre ot shosse Tartu-Riga i ot zheleznodorozhnoi stancii.

Kipper schital vazhnym udalennost' ot bol'shih magistralei, chtoby dvizhenie ne meshalo nashei rabote, v osobennosti astronomicheskim nablyudeniyam. S drugoi storony, bylo vazhno, chtoby ostanovka avtobusa i poezda nahodilis' ne slishkom daleko. Kak pokazala nasha zhizn' v novoi observatorii, Kipper okazalsya prozorliv v svoem raschete.

Vesnoi 1957 goda nachalis' stroitel'nye raboty, i v mae 1961 goda pervye astronomy perebralis' v Tyravere, v ih chisle i nasha sem'ya. Glavnoe zdanie observatorii eshe ne bylo dostroeno, i neskol'ko let rabochimi pomesheniyami sluzhili dve kvartiry.

Tak ili inache, zaboty po sozdaniyu novoi observatorii ostavlyali vremya i dlya nauki. Modelirovanie galaktik po-prezhnemu sohranyalo aktual'nost'. V 1956 godu gollandskii astronom Marten Shmidt opublikoval rabotu, v kotoroi predlozhil novuyu model' Galaktiki. Ona, kak i ranee razrabotannye v Gollandii modeli, predstavlyala Galaktiku naborom iz mnozhestva ellipsoidov ravnoi plotnosti. No v otlichie ot prezhnih modelei, Shmidt popytalsya predstavit' real'nye zvezdnye populyacii. On takzhe utochnil znacheniya harakteristicheskih parametrov. Ego model' poluchila ochen' shirokoe priznanie astronomicheskogo soobshestva. V nei privodilas' takzhe novaya ocenka plotnosti veshestva v okrestnosti Solnca. Shmidt nashel, chto plotnost' veshestva zametno prevoshodit tu velichinu, kotoraya sleduet iz plotnosti zvezdnogo naseleniya. Inymi slovami, soglasno ego ocenke, v ploskosti Galaktiki imeetsya znachitel'noe kolichestvo temnoi materii. K takomu zhe vyvodu cherez paru let pridet i krupnyi gollandskii avtoritet v astronomii Yan Oort.

Rezul'tat gollandcev primerno v dva raza otlichalsya ot znacheniya, naidennogo tartuskimi astronomami. Dlya ob'yasneniya vozmozhnyh prichin etogo Kuzmin zanovo proanaliziroval svoi material i tshatel'no sravnil rezul'tat s rezul'tatami drugih avtorov. On takzhe porekomendoval svoim uchenikam Heino Eelsalu i Mihkelyu 'yeveeru zanovo opredelit' plotnost' na osnove novogo nablyudatel'nogo materiala i po inoi metodike. Rezul'taty Eelsalu byli gotovy v 1959 godu, 'yeveer opublikoval svoi rezul'taty v 1972 i 1974 godah. Kak novyi analiz samogo Kuzmina, tak i rezul'taty Eelsalu i 'yeveera podtverdili rannie vyvody Kuzmina: vse dannye ukazyvali na to, chto v okrestnosti Solnca kolichestvo temnoi materii prenebrezhimo malo.

Problema lokal'nogo temnogo veshestva v Galaktike ostaetsya aktual'noi po sei den'. V 1980-h godah ei zanimalsya Dzhon Bakol, odin iz vedushih amerikanskih astronomov. On razrabotal model', kotoraya vo mnogih otnosheniyah napominaet model' Shmidta. Bakol udelil bol'shoe vnimanie opredeleniyu plotnosti veshestva v okrestnosti Solnca. Soglasno ego dannym, plotnost' temnoi materii sopostavima s plotnost'yu obychnogo veshestva; inymi slovami, polnaya plotnost' materii primerno vdvoe prevoshodit plotnost' obychnogo veshestva. V 1985 godu v Prinstonskom universitete sostoyalas' pervaya organizovannaya Mezhdunarodnym astronomicheskim soyuzom konferenciya, posvyashennaya izucheniyu temnoi materii. U menya byla vozmozhnost' v nei uchastvovat'. V svoem doklade ya predstavil obzor rezul'tatov Kuzmina, Eelsalu i 'yeveera. Za dokladom posledovalo obsuzhdenie, i slovo vzyal Dzhon Bakol. On obratil vnimanie na razlichie mezhdu rezul'tatami tartuskih – inymi slovami, sovetskih, to est' vostochnyh – i zapadnyh astronomov. Bakol podcherknul, chto u nas, na Vostoke, pol'zovalis' starymi i netochnymi dannymi. V svoem otvete mne hotelos' otmetit', chto tartuskaya astronomicheskaya shkola sozdana Epikom, i my ne zhelaem, chtoby nas schitali bespomoshnymi vostochnymi astronomami, i chto nam sovershenno ne hochetsya rassmatrivat' etu nauchnuyu diskussiyu kak politicheskii spor na fone problem mezhdu Vostokom i Zapadom. Vse-taki ya uderzhalsya ot kolkostei i ogranichilsya tem, chto podcherknul isklyuchitel'nuyu sposobnost' Kuzmina naiti vernyi rezul'tat dazhe na osnove ne luchshego nablyudatel'nogo materiala. Pozdneishie issledovaniya eshe raz podtverdili rezul'taty Kuzmina. K chesti Bakola nuzhno skazat', chto v sbornike rabot konferencii on dostatochno podrobno opisal, v prilozhenii k svoemu dokladu, metod Kuzmina. Etot incident ne omrachil nashih otnoshenii. Ya gostil doma u Bakola, u tartuskih astronomov imeetsya tesnyi nauchnyi kontakt s ego suprugoi Netoi Bakol (ona, kak i my, issleduet makrostrukturu Vselennoi).

4. Naseleniya Galaktiki

Vpervye ya stolknulsya s problemoi temnogo veshestva v 1952 godu, posle okonchaniya universiteta. Kuzmin zanimalsya raschetami po svoei modeli, i my obychno pomogali drug drugu: on pomogal «shlifovat'» stat'i molodym astronomam (v tom chisle i mne), a my pomogali emu s raschetami i podgotovkoi rabot k pechati. Nuzhda v tom byla: Kuzmin bystro reshal novye zadachi, odnako podgotovka rabot byla dlya nego ves'ma zatrudnitel'noi. Po etoi prichine ego rezul'taty poroi nadolgo zastrevali v «kul'turnyh sloyah» na rabochem stole v ozhidanii luchshih vremen.

Sluchilos' tak, chto ya zanimalsya vychisleniyami dlya novoi modeli Kuzmina. V roli ishodnyh dannyh vystupala krivaya vrasheniya Galaktiki. Reshaya integral'noe uravnenie, iz nee nuzhno bylo naiti raspredelenie plotnosti kak funkciyu rasstoyaniya ot centra Galaktiki. Vychisleniya provodilis' vruchnuyu, v osnovnom s pomosh'yu logarifmicheskoi lineiki. Kogda trebovalas' vysokaya tochnost', ispol'zovalsya mehanicheskii arifmometr – «Rheinmetall» ili «Feliks». Dlya model'nyh raschetov pochti vsegda hvatalo logarifmicheskoi lineiki. Promezhutochnye rezul'taty prihodilos' zapisyvat', a vsyu shemu vychislenii nuzhno bylo tshatel'no produmyvat', chtoby ne oshibit'sya v raschetah. Krivuyu vrasheniya mozhno bylo zadavat' kak napryamuyu, na osnove nablyudenii, tak i analiticheskoi formuloi (Parenago, kstati, pol'zovalsya v svoei modeli analiticheskim vyrazheniem). V hode raschetov vyyasnilos', chto raspredelenie plotnosti ochen' chuvstvitel'no k nebol'shim izmeneniyam krivoi vrasheniya. Esli, naprimer, na krayu Galaktiki skorost' vrasheniya padaet slishkom bystro, to iz nee poluchaetsya otricatel'naya plotnost', – a eto, konechno, nevozmozhno. Nekotoroe vremya prishlos' polomat' golovu, kak izbavit'sya ot otricatel'noi plotnosti. Nakonec ya nashel, chto na osnove krivoi vrasheniya dostatochno vychislyat' plotnost' lish' do takih rasstoyanii ot centra, gde bystroe padenie plotnosti stanovitsya ochevidnym. Eti rasstoyaniya sootvetstvuyut vneshnim oblastyam Galaktiki. Na ból'shih udaleniyah ot centra imeet smysl ishodit' uzhe ne iz krivoi vrasheniya (tochnost' kotoroi nedostatochna), a iz plotnosti. Plotnost' sleduet ekstrapolirovat' do granicy Galaktiki, gde ona shodit na net. Snachala ya ekstrapoliroval chislenno, pozzhe ispol'zoval dlya plotnosti analiticheskie vyrazheniya. Konechno, oni ne byli vzyaty «s potolka»: hod plotnosti mozhno legko prosledit' v drugih galaktikah i naiti podhodyashie analiticheskie formuly. Chashe vsego dlya hoda plotnosti ispol'zuetsya eksponencial'naya model'.

Kogda my sravnili modeli Kuzmina i Parenago, okazalos', chto na periferii Parenago smelo ispol'zoval analiticheskuyu krivuyu vrasheniya, dlya kotoroi vo vneshnih oblastyah Galaktiki plotnost' poluchalas' otricatel'noi. Nashi raschety pokazali, chto esli ishodit' iz razumnoi ekstrapolyacii plotnosti, to skorost' vo vneshnih oblastyah vrasheniya otlichaetsya ot toi, chto predskazyvala model' Parenago. Odnako razlichie ne prevoshodilo neopredelennosti, obuslovlennoi pogreshnost'yu nablyudenii. Iz etogo prostogo model'nogo priema so vremenem vyros novyi metod modelirovaniya, i spustya paru desyatiletii on privel k otkrytiyu temnoi materii vo vneshnih oblastyah galaktik. No put' k etomu predstoyal eshe dolgii.

Togda, v nachale 1950-h godov, eto bylo lish' prostoe uprazhnenie dlya razminki. Osnovnoe vnimanie ya udelyal issledovaniyu kinematiki galakticheskih populyacii. Eto napravlenie prodolzhalo tradicionnuyu dlya Tartu tematiku: proslezhivanie zvezdnoi evolyucii po kinematicheskim dannym. Osnovnye cherty zvezdnoi evolyucii Ernst Epik vyyasnil uzhe v svoei fundamental'noi rabote, opublikovannoi v 1938 godu. On pokazal, chto osnovnoi istochnik energii zvezd – yadernye reakcii v centre zvezdy, gde vodorod prevrashaetsya v gelii. Etot istochnik dolgoe vremya pitaet zvezdu. Kogda zhe vodorod zakanchivaetsya, istochnik energii v centre zvezdy ischezaet, i ee central'naya chast' szhimaetsya pod vozdeistviem sobstvennoi tyazhesti. Vneshnyaya obolochka pri etom rasshiryaetsya – tak zvezda-karlik stanovitsya zvezdoi-gigantom. Gigant poluchaet energiyu pri gorenii tonkogo sloya vodoroda, a zatem geliya. Etot istochnik energii nedolgovechen; kogda on istoshaetsya, zvezda prevrashaetsya v ochen' tusklyi belyi karlik.

Odnako v te gody ob evolyucii zvezd carilo sovershenno inoe predstavlenie: schitalos', chto zvezda nachinaet svoe razvitie kak krasnyi gigant, potom prevrashaetsya v belyi gigant i zatem peremeshaetsya po glavnoi posledovatel'nosti vniz, stanovyas' zheltym i, nakonec, krasnym karlikom. V teoriyu Epika verit' ne hoteli – ee protivnikami byli vedushie mirovye avtoritety. Po etoi prichine v seredine 1930-h godov professor Taavet Rootsmyae nachal issledovat' kinematiku zvezdnyh populyacii. Ego rabota pomogla proyasnit' put' razvitiya zvezdy. Sut' issledovaniya sostoit tom, chto zvezdnaya populyaciya ochen' dolgo sohranyaet svoe kinematicheskoe sostoyanie. Rootsmyae predpolozhil, chto zvezdy zarozhdayutsya iz pervichnogo dozvezdnogo gaza. Gaz, szhimayas', postepenno prevrashaetsya v zvezdy. Zvezdnye populyacii raznogo vozrasta sohranyayut te kinematicheskie harakteristiki, kotorymi obladal gaz v moment vozniknoveniya sootvetstvuyushei populyacii. Rootsmyae sravnil kinematicheskie parametry gigantov i karlikov (srednyuyu dispersiyu skorostei, skorost' obrasheniya vokrug centra Galaktiki) i nashel vazhnye svidetel'stva v pol'zu evolyucionnoi teorii Epika.

Po sovetu Rootsmyae, Kuzmina i Parenago temoi moei diplomnoi, a zatem i kandidatskoi raboty stalo issledovanie kinematiki zvezdnyh populyacii na glavnoi posledovatel'nosti. Etoi rabotoi mne udalos' pokazat', chto v verhnei chasti glavnoi posledovatel'nosti, v oblasti goryachih gigantov, skorosti zvezd mozhno s horoshei tochnost'yu predstavit' odnim ravnovesnym raspredeleniem; takim obrazom, etu populyaciyu mozhno schitat' odnorodnoi. V nizhnei chasti glavnoi posledovatel'nosti skorosti nel'zya predstavit' odnim ravnovesnym raspredeleniem: kak pokazyvaet kinematika, eta populyaciya neodnorodna, v nei starye zvezdy sosedstvuyut s otnositel'no molodymi. Etogo i sledovalo ozhidat': v nizhnei chasti glavnoi posledovatel'nosti razvitie zvezd proishodit ochen' medlenno, poetomu starye i molodye zvezdy v nei prisutstvuyut vmeste.

5. Tyravere v shestidesyatyh

Posle zashity kandidatskoi raboty ya neskol'ko let prepodaval v Tartuskom universitete i pomogal sozdavat' stanciyu nablyudenii za iskusstvennymi sputnikami. Slezhenie za nimi davalo studentam izvestnyi opyt astronomicheskih nablyudenii, a takzhe sposobstvovalo populyarizacii tochnyh nauk v universitete. V to vremya prodolzhalos' stroitel'stvo novoi observatorii, a potomu universitet dolzhen byl podgotovit' novyh astronomov. Pomimo lekcii, ya zanimalsya takzhe uchebnoi literaturoi. Snachala vmeste s paroi molodyh astronomov my pereveli s russkogo yazyka na estonskii uchebnik astronomii, a zatem sushestvenno ego pererabotali. K sozhaleniyu, nasha pererabotka byla nedostatochno osnovatel'noi, tak chto v tekste ostalis' otdel'nye detali, otrazhayushie sovetskii duh.

Ris. 3. Staraya observatoriya v Tartu.

Ris. 4. Glavnoe zdanie novoi observatorii v Tyravere.

Posle pereseleniya v Tyravere my bolee polugoda izuchali literaturu, produmyvaya temy dlya issledovanii v novoi observatorii. Provodilis' astronomicheskie seminary, gde my obsuzhdali novye napravleniya v astronomii. Po pervonachal'nym planam my namerevalis' v kachestve osnovnogo teleskopa ispol'zovat' kameru Shmidta, chtoby prodolzhit' issledovaniya v oblasti zvezdnoi statistiki. V rezul'tate obsuzhdenii my reshili, chto v nashih atmosfernyh usloviyah bylo by razumnee udelit' bol'she vnimaniya zvezdnoi fizike, osobenno spektral'nym nablyudeniyam zvezd: v sravnitel'no korotkie periody yasnoi pogody v etoi oblasti mozhno poluchit' namnogo bol'she poleznoi informacii. Itogom nashih obsuzhdenii stala novaya programma razvitiya observatorii. V kachestve glavnogo instrumenta my vybrali 1,5-metrovyi teleskop-reflektor. Plan podderzhalo snachala rukovodstvo instituta, a zatem Astronomicheskii sovet AN SSSR. Tak eta programma stala osnovoi nashei deyatel'nosti. V seredine 1960-h godov ya bolee pyati let zanimalsya proektirovaniem teleskopa i ego bashni. Raboty prodolzhilis' pod rukovodstvom Lauri Luua, i v 1975 godu teleskop byl gotov. Snachala my pytalis' provodit' na nem, v chisle prochego, spektral'nye nablyudeniya galaktik, odnako pogodnye usloviya byli ochen' nestabil'nymi. Poetomu novyi teleskop, kak i bylo zaplanirovano, stal ispol'zovat'sya v osnovnom dlya spektral'nyh nablyudenii zvezd.

1960-e byli dlya Tyravere godami bystrogo rosta. Na stancii nablyudeniya iskusstvennyh sputnikov, deistvovavshei pri Tartuskom universitete, poluchilo nachal'nuyu podgotovku mnogo talantlivoi molodezhi. Paru let stanciei rukovodil ya, zatem ee rukovoditelem stal nedavno ushedshii ot nas Myart Liigant. On prorabotal v universitete prepodavatelem astronomii do samoi smerti. Stanciya nablyudeniya za sputnikami davala studentam horoshuyu praktiku, kotoraya dolzha byla ochen' prigodit'sya im v novoi observatorii. Sleduya nashim planam razvitiya, bol'shinstvo molodezhi nachinalo zanimat'sya fizikoi zvezd.

V 1960-h godah v zhizni Tyravere proizoshli i drugie interesnye sobytiya. V eto vremya na rabotu v observatoriyu prishel akademik Gustav Naan, vstupivshii v konflikt s vlast'yu. Ne mogu skazat' tochno, chto stoyalo za etim konfliktom, no otchasti prichinoi mogla stat' ego byvshaya supruga. Nastoyashego ee imeni bol'shinstvo astronomov ne znalo, no prozvali ee «Stihiinoe bedstvie». Ona byla neskol'ko ne v svoem ume i mnila sebya velikim uchenym. Ona sobirala razlichnye dokumenty, kotorye ispol'zovala dlya shantazha, i pytalas' vyklyanchit' u lyudei den'gi na svoyu deyatel'nost'. Ee znali v Talline i Moskve i vsyudu storonilis'. Pozzhe astronomy Tyravere snyali i pokazali na novogodnem prazdnike shutochnyi fil'm na etu temu. Konechno, ot vsego etogo sil'no stradal sam Gustav Naan. V Tyravere on nachal zanimat'sya svoei davnei lyubimoi oblast'yu – kosmologiei, osobenno ee filosofskimi aspektami. Na etu temu on pisal vo vsesoyuznoi presse. Vozrozhdenie sovremennoi kosmologii, otverzhennoi v sovetskoe vremya, vo mnogom obyazano ego vystupleniyam. Napomnim, v to vremya oficial'naya nauka ne verila v rasshirenie Vselennoi. Schitalos', chto rasshirenie – vsego lish' blizorukoe suzhdenie zapadnyh uchenyh, voznikshee iz-za neobosnovannogo perenosa lokal'nyh svoistv tak nazyvaemoi Metagalaktiki na beskonechnuyu Vselennuyu. Osnovnymi kontrdovodami sluzhili ssylki na Engel'sa i Lenina. Shirokoe ispol'zovanie teorii otnositel'nosti Einshteina tozhe ne privetstvovalos'. Gustav Naan byl odnim iz pervyh, kto vystupil protiv staryh dogm.

Pod rukovodstvom Naana v Tyravere prodolzhilis' filosofskie seminary. Nachalo im polozhili eshe v 1950-h godah professora Aksel' Kipper i Haral'd Haberman, starye druz'ya so studencheskih let. V etih seminarah uchastvovali uchenye iz vseh tartuskih institutov, podvedomstvennyh Akademii nauk. Pozzhe seminary v Tartu zaglohli, no po iniciative Naana oni vozobnovilis' v Tyravere. Vystupat' priglashali vydayushihsya uchenyh, rabotavshih v raznyh oblastyah, a takzhe deyatelei kul'tury i politiki. Na seminarah carila dovol'no svobodnaya atmosfera. Naprimer, odnim iz samyh interesnyh za vse vremya bylo vystuplenie Uku Mazinga «Religiya v istorii chelovechestva». V etom doklade Uku Mazing otstaival tezis o tom, chto vse krupnye religii prinimayut formu politicheskogo dvizheniya, i naoborot, vse znachitel'nye politicheskie dvizheniya priobretayut priznaki religii. V kachestve primera Uku Mazing privel gitlerovskuyu Germaniyu. Konechno, vse dogadalis', kakoe gosudarstvo on na samom dele imel v vidu. Soglasno Mazingu, glavnaya zadacha religii – sozdat' sistemu obychaev i verovanii, a bez takoi sistemy ne mozhet sushestvovat' ni odno gosudarstvo. Esli razrushit' etu sistemu obychaev i verovanii, to obshestvo stanovitsya ochen' nestabil'nym. Opyat'-taki slushatelyam bylo yasno, o kakom obshestve shla rech'.

Kak-to ya sam vystupil na filosofskom seminare s dokladom na temu «Effektivnost' nauchnoi raboty». Issledovaniya na etu temu uzhe nachinalis', tak chto ya mog operet'sya na ryad avtoritetov. Odnako ból'shuyu chast' raboty prihodilos' delat', ne imeya pod rukoi kakih-libo primerov. Ya vyyasnil, sredi prochego, skol'ko publikuetsya v razlichnyh izdaniyah statei v oblasti astronomii, i kak chasto na nih ssylayutsya. Takim metodom mozhno bylo opredelit' «koefficient effektivnosti» zhurnala ili izdaniya. Okazalos', chto v to vremya (v 1965 godu) bolee poloviny rabot v oblasti astronomii publikovalos' v sobstvennyh izdaniyah observatorii, odnako ssylok na eti raboty prakticheski ne bylo. Naivysshii «koefficient effektivnosti» byl u zhurnalov Nature i Annual Review of Astronomy and Astrophysics, za nimi sledoval Astrophysical Journal. Effektivnost' nauchnoi raboty tozhe kolebletsya, poroi publikacii mnogo, no ih ne chitayut. Indeks chitaemosti publikacii Tartuskoi observatorii byl ochen' nizok, zhurnalov na russkom – tozhe. Iz etogo ya sdelal svoi vyvody i otkazalsya v dal'neishem ot razmesheniya svoih rabot v publikaciyah nashei observatorii. Pomestil eshe paru rabot v russkoyazychnyh zhurnalah, no v osnovnom stal posylat' raboty v zhurnaly, vyhodyashie na angliiskom. Odnoi iz prichin, pochemu ya izbegal russkoyazychnyh zhurnalov, bylo i to, chto moe imya iskazhalos' pri perevode na angliiskii (vmesto J. Einasto pisali Ya. E. Ejnasto). Nekotoroe vremya ya razdumyval, kak pisat' svoi adres, poskol'ku ne hotel ispol'zovat' slova Estonian SSR. Nakonec, reshil pisat' Tartu Observatory, Estonia, USSR. Potom, kogda prishlo vremya, USSR otpalo, a v ostal'nom adres ostalsya pravil'nym.

V 1975 i 1985 godah ya vnov' sdelal statistiku publikacii i citirovaniya. Ona pokazala, chto bespoleznost' publikacii v izdaniyah observatorii ponyali uzhe povsemestno. V rezul'tate oni pochti ischezli, a tolshina zhurnalov za eti gody uvelichilas' bolee chem vdesyatero. Svoih uchenikov ya takzhe nastavlyal publikovat'sya v angloyazychnyh zhurnalah, i ot etogo soveta byl tolk.

Pomimo filosofskih seminarov, ochen' plodotvornymi okazalis' issledovaniya i konferencii po astronomii drevnosti. Ih organizatorom byl Heino Eelsalu, kotoryi ispytyval k istorii astronomii i k arheoastronomii zhivoi interes. Raboty v etoi oblasti publikovalis', v tom chisle i v mestnyh izdaniyah, tak chto Eelsalu, pomimo krupnyh yazykov, vyuchil vse yazyki baltiiskogo regiona, nachinaya ot yazyka nashih yuzhnyh sosedei latyshei i konchaya skandinavskimi yazykami. Odnazhdy mne predstavilas' vozmozhnost' uchastvovat' v konferencii po arheoastronomii, organizovannoi im v Vil'yandi. Zal teatra byl polon naroda, nauchnye doklady cheredovalis' s fol'klornymi vystupleniyami v forme deklamacii v soprovozhdenii narodnoi muzyki. Drugih podobnyh publichnyh meropriyatii, podderzhivayushih nacional'nye chuvstva, v to vremya prakticheski ne bylo. Na podobnuyu deyatel'nost' nashih astronomov do sih por obrashalos' slishkom malo vnimaniya.

V to vremya v Tartu eshe ne byli gotovy novye zdaniya dlya fizikov v konce Rizhskogo shosse, i chast' fizikov-teoretikov rabotala v Tyravere. V ih chisle byl Madis Kyiv, kotoryi v svobodnoe vremya pisal «v stol» filosofskie traktaty. Seichas ego p'esy stavyatsya vo mnogih estonskih teatrah, no togda my i predstavit' sebe ne mogli, chto ryadom s nami tvorit odin iz sozdatelei novoi estonskoi dramaturgii. My gotovili shutochnye postanovki i spektakli k novogodnim prazdnikam, ih scenarii pisali Madis Kyiv i Arved Sapar – nashi glavnye sily v teoreticheskoi astrofizike. Odin iz samyh udachnyh shutochnyh spektaklei byl postavlen na osnove fil'ma «Sverhnovaya». S'emki etogo fil'ma prohodili v Tyravere, i okolo dvuh mesyacev kinogruppa zhila vmeste s nami. My obedali v odnoi stolovoi s kinoshnikami, i pri zhelanii oni mogli videt' vsyu nashu zhizn'. Bolee vsego nas porazilo polnoe otsutstvie s ih storony interesa k nashei rabote. U nih byli svoi predstavleniya o tom, kak proishodit nauchnaya deyatel'nost', i oni ne pozvolyali real'noi zhizni vtorgat'sya v eti predstavleniya. Kogda fil'm byl gotov, ego pervyi pokaz sostoyalsya v Tyravere. My smotreli i izumlyalis': vse bylo kak budto na meste, no kazalos' pri etom absolyutno fal'shivym. Odnim iz pervyh vystupil Madis Kyiv. On obratil vnimanie na to, chto fil'm vyglyadit ochen' neestestvenno. Tak i voznikla ideya postavit' na etu temu novogodnii spektakl'. Ego nazvali «Sverhprima» i organizovat' v forme pantomimy. Vystupala tyravereskaya molodezh' (a molody byli togda my vse), deistvo soprovozhdalos' populyarnymi muzykal'nymi motivami. Arved Sapar igral rol' genial'nogo molodogo astronoma, kotoryi otkryvaet novuyu zvezdu – sverhprimu. Aivo Kivila ispolnyal rol' teleskopa, Tynu Viik i troe drugih molodyh lyudei tancevali val's molodyh uchenyh v soprovozhdenii znakomoi muzyki «Tanca malen'kih lebedei» iz baleta Chaikovskogo. Eto byla luchshaya iz parodii, chto mne prihodilos' videt'.

Pozzhe postanovochnuyu deyatel'nost' v Tyravere prodolzhil klimatolog Ain Kallis. V 1980-h on postavil p'esu o zashite dissertacii. V to vremya u nas byl sovet po zashitam, pered kotorym svoi raboty mogli zashishat' kak nashi astronomy, tak i gosti iz drugih nauchnyh centrov. Iz-za nedostatochnogo znaniya russkogo yazyka my poroi popadali vprosak, chto i nashlo otrazhenie v p'ese. Vyshlo neploho, sluh o nas doshel do televizionshikov. Na etu temu snyali teleperedachu i pokazali ee v Den' uchenyh. Yumor byl ochen' tonkii, tak chto mnogie zriteli tol'ko v konce stali dogadyvat'sya, chto peredacha shutochnaya. Konchilos' delo tem, chto Rein Ristlaan (sekretar' CK KP Estonii – prim. perev.) rasserdilsya i prikazal unichtozhit' original fil'ma. Tak chto ot teh vecherov u nas ne ostalos' nichego, krome vospominanii.

No ne vsegda zhizn' v Tyravere byla bezoblachnoi. Vo vtoroi polovine 1960-h godov stali voznikat' vnutrennie treniya. Prichiny ne vpolne yasny mne do sih por. Kak rukovoditel' sektora astrofiziki, ya neskol'ko let zanimalsya proektirovaniem teleskopa. Kogda predusmotrennyi pyatiletnii srok podhodil k koncu, ya reshil spokoino otoiti ot etogo dela. Odnako menya, po suti, neozhidanno vykinuli s mesta. Mne dazhe okazalos' slozhno vernut'sya na dolzhnost' starshego nauchnogo sotrudnika: v pervom ture nikto ne poluchil nuzhnogo chisla golosov, vo vtorom ture menya izbrali «na grani» minimal'no neobhodimym chislom. Zatem v opalu popal Val'dur Tiit. On ochen' uspeshno razrabatyval priemniki izlucheniya dlya astronomicheskih nablyudenii s iskusstvennyh sputnikov, emu prinadlezhala odna iz glavnyh rolei v sozdanii kompleksa apparatury «Zyablik» dlya pervoi ul'trafioletovoi kosmicheskoi observatorii «Kosmos-215». Tiit zanimalsya uzhe vtorym krupnym orbital'nym teleskopom, u nego byli dogovorennosti s issledovatel'skimi centrami na vydelenie rakety-nositelya (v to vremya eto bylo ogromnym dostizheniem). Neozhidanno direktor Aksel' Kipper soobshil, chto proekt zakryvaetsya, poskol'ku nashi astronomy ne gotovy k obrabotke nablyudenii. Strannoe vozrazhenie: nashi teoretiki v etom napravlenii rabotali uzhe mnogie gody. V nachale 1980-h Arved Sapar hodataistvoval o vydelenii nablyudatel'nogo vremeni na amerikanskom kosmicheskom teleskope, ego proekt odobrili, i neskol'ko nedel' on provel v SShA, provodya sputnikovye nablyudeniya. Vposledstvii oni obrabatyvalis' godami, dolgoe vremya sluzha nam vazhnym istochnikom informacii. Odnako v tot raz nablyudeniya ne sostoyalis', a Val'duru Tiitu s yadrom ego komandy prishlos' pereiti v Institut fiziki.

V 1960-e gody v Tyravere na rabotu prishel zamdirektora po nauke Charl'z Vil'man. On interesovalsya astronomiei i geofizikoi, dolgoe vremya sostoyal na voennoi sluzhbe i zakonchil Tallinskii pedagogicheskii institut (segodnya Tallinskii universitet – prim. perev.) po special'nosti «uchitel' fiziki». U nas on organizoval nablyudeniya serebristyh oblakov. Poskol'ku serebristye oblaka luchshe nablyudat' iz kosmosa, chem s zemli, Vil'man takzhe zanyalsya kosmicheskimi issledovaniyami. Energichnyi chelovek, on nashel vozmozhnost' poluchit' den'gi iz drugih istochnikov. Apparaturu izgotovili pri posrednichestve Obshestva astronomii i geodezii (po togdashnim zakonam, vydelyat' sotrudnikam den'gi napryamuyu bylo nel'zya). Vil'manu kosmicheskii eksperiment udalsya. No treniya v Tyravere byli stol' sil'ny, chto direktor reshil smenit' rukovodstvo. Na mesto zamdirektora priglasili Vyaino Unta, fizika-teoretika iz Tartu. Posle uhoda na pensiyu Akselya Kippera on stal direktorom. Unt prekrasno spravilsya s rabotoi, i napryazhenie udalos' snyat'.

6. Modeli Galaktiki

Sozdanie novoi observatorii ostavlyalo malo vremeni dlya issledovatel'skoi raboty. Predstavlyalos', chto prezhnie issledovaniya zvezdnoi kinematiki ischerpali sebya, i prishlos' dumat', chem zanimat'sya dal'she. Mne sluchilos' prochest' obzor galakticheskih modelei cheshskogo astronoma Pereka. Vyyasnilos', chto Perek i drugie astronomy, pisavshie na angliiskom yazyke, ne znakomy s rabotami tartuskoi shkoly v oblasti galakticheskih modelei. Metodika modelirovaniya, osveshennaya v obzore, predstavlyalas' ustarevshei. Perek rassmatrival modelirovanie spiral'nyh i ellipticheskih galaktik kak dve razlichnyh zadachi. Modeli spiral'nyh galaktik stroilis' na osnove krivyh vrasheniya (kak u Parenago). V sluchae ellipticheskih galaktik za osnovu bralsya profil' yarkosti, kotoryi kalibrovalsya po dinamicheskim dannym (s pomosh'yu dispersii skorostei) lish' v central'noi chasti galaktiki. V deistvitel'nosti v galaktikah oboih tipov vstrechayutsya ochen' blizkie po stroeniyu zvezdnye populyacii; no v galaktikah raznyh tipov oni razlichayutsya kak chislom, tak i znacheniyami parametrov. V sfericheskih galaktikah nablyudaetsya izbytok staryh sfericheskih i ellipticheskih populyacii, nazyvaemyh «galo» i «baldzh». V spiral'nyh galaktikah eti populyacii tozhe est', no v izbytke prisutstvuyut takzhe molodye populyacii. Zvezdy promezhutochnyh vozrastov obrazuyut diskovidnuyu populyaciyu, a molodye zvezdy – ochen' tonkuyu populyaciyu, obrazuyushuyu spirali. V nashei Galaktike stroenie zvezdnyh populyacii horosho vidno v detalyah, a ih obshie svoistva legche opredelyayutsya na primere drugih galaktik, kotorye my nablyudaem izvne. Poetomu pri modelirovanii galaktik polezno ob'edinit' informaciyu o nashei sobstvennoi Galaktike i o drugih galaktikah, rassmatrivaya zadachu v celom.

Vse 1960-e gody ushli na razrabotku novoi metodiki modelirovaniya. Odnoi iz pervyh zadach stalo utochnenie parametrov, harakterizuyushih stroenie nashei Galaktiki. Ya podgotovil doklad o parametrah Galaktiki dlya General'noi assamblei Mezhdunarodnogo astronomicheskogo soyuza. S'ezd proishodil v 1964 godu v Gamburge. Poskol'ku sovetskaya byurokratiya ne pozvolila mne poehat', ya peredal materialy svoego doklada kollege iz Leningrada Kirillu Ogorodnikovu. Parenago togda uzhe pokinul etot mir: v polnom rascvete sil, on skonchalsya ot raka. Mesto nashih moskovskih partnerov po rabote i obsuzhdeniyam zanyali leningradskie kollegi.

Ogorodnikov prekrasno spravilsya so svoei zadachei. Posle s'ezda Moskvu posetil amerikanskii astronom (gollandskogo proishozhdeniya) Bart Bok, odin iz vedushih issledovatelei Galaktiki. Ya uznal o priezde Boka zablagovremenno i poehal v Moskvu na vstrechu s nim (v Estoniyu, osobenno v Tartu, inostrancev v to vremya ne puskali). V svoem doklade Bok govoril o noveishih rezul'tatah issledovaniya Galaktiki. Nashi raboty on obsuzhdal ves'ma detal'no. Kogda posle doklada ya predstavilsya, on, konechno, byl ochen' rad. Zavyazalas' ozhivlennaya beseda, kotoraya polozhila nachalo dolgoi druzhbe. V dal'neishem Bok vnimatel'no sledil za nashei rabotoi i aktivno ee prodvigal, v tom chisle i v vedushih amerikanskih nauchno-populyarnyh zhurnalah, takih, kak Scientific American. Zimoi 1982 goda mne poschastlivilos' gostit' v dome Boka v Arizone. On kak raz gotovil vystuplenie dlya godovogo sobraniya Amerikanskogo astronomicheskogo obshestva, gde emu predstoyalo poluchit' medal': na ceremonii polagalos' sdelat' torzhestvennyi doklad. Temoi doklada bylo stroenie Galaktiki i rol' temnoi materii. My s Bokom osnovatel'no obsudili etu temu. Doklad stal «lebedinoi pesnei» Boka: vskore prishlo pechal'noe izvestie o ego konchine.

Otyskanie sistemy parametrov stalo lish' pervym shagom pri postroenii modeli Galaktiki. Byla postroena sama model' – pervaya model', gde uchityvalis' raznye zvezdnye populyacii, predstavlennye s pomosh'yu komponent s plavno izmenyayusheisya plotnost'yu. Na konferencii v Alma-Ate ya sdelal doklad o svoei modeli. No ostanovit'sya na etom ya ne mog, tak kak ispol'zoval slishkom malo dannyh o drugih galaktikah; poetomu sleduyushim etapom stala davnyaya lyubov' tartuscev – Tumannost' Andromedy. V svoe vremya ee issledoval Epik, a pozzhe – Kuzmin. Pri modelirovanii Tumannosti Andromedy ya ispol'zoval vse dostupnye dannye o nashei Galaktike. V modeli byli predstavleny vse horosho izvestnye nam zvezdnye populyacii. V ih chisle – galo, sostoyashee iz staryh bednyh metallami zvezd; baldzh v centre galaktiki; i, nakonec, slegka splyusnutyi disk. V modeli takzhe byla predstavlena ochen' splyusnutaya populyaciya molodyh zvezd.

V hode raboty my stolknulis' s dvumya neozhidannymi protivorechiyami: vyyasnilos', chto model', naidennaya po dannym o vrashenii, ne sovpadaet s raspredeleniem plotnosti kak vblizi yadra galaktiki, tak i na ee periferii.

I v nashei Galaktike, i v Tumannosti Andromedy samye massivnye populyacii – eto baldzh i disk. Baldzh predstavlyaet soboi slegka splyusnutuyu ellipsovidnuyu populyaciyu, sostoyashuyu iz ochen' staryh zvezd. V ellipticheskih galaktikah ono dominiruet, odnako i v spiral'nyh galaktikah, shodnyh s nashei, ono ves'ma zametno. Disk imeet formu ochen' splyusnutogo ellipsoida, on sostoit iz zvezd ochen' raznogo vozrasta. Vozrast samyh staryh – primerno takoi zhe, kak u zvezd tela, a samye molodye zvezdy primerno vdesyatero molozhe samoi galaktiki. Raspredelenie yarkosti v oboih populyaciyah dostatochno horosho izvestno po dannym o drugih galaktikah. V predelah odnoi populyacii zvezdy ne slishkom razlichayutsya fizicheskimi svoistvami, poetomu mozhno predpolozhit', chto obe populyacii odnorodny. S tochki zreniya modelirovaniya, odnim iz vazhneishih parametrov yavlyaetsya srednee otnoshenie massy populyacii k ee svetimosti. Eto otnoshenie zavisit ot srednego vozrasta zvezd i ot ih himicheskogo sostava. Ochen' starye zvezdy voznikli iz pervichnogo, ochen' drevnego gaza, kotoryi sostoyal v osnovnom iz vodoroda i geliya. Srednee otnoshenie massy k svetimosti u etih zvezd primerno takoe zhe, kak u Solnca. Oni takzhe v srednem neskol'ko golubee, poskol'ku bednye metallami giganty, kotorye opredelyayut yarkost' populyacii, ne tak krasny, kak obychnye giganty, soderzhashie bol'shoe kolichestvo tyazhelyh himicheskih elementov. Na poslednei stadii zhizni zvezdy chast' ee veshestva vybrasyvaetsya obratno v kosmicheskoe prostranstvo, smeshivaetsya s pervichnym gazom i obogashaet ego tyazhelymi elementami. V zarozhdenii sleduyushego pokoleniya zvezd uchastvuet uzhe obogashennyi gaz; eti zvezdy, v svoyu ochered', vybrasyvayut obratno eshe bolee obogashennyi gaz, i tak dalee. V rezul'tate zvezdy, kotorye rodilis' pozzhe, soderzhat bol'she tyazhelyh elementov, i na stadii giganta oni krasnee. Sledovatel'no, cvet zvezdnyh populyacii i otnoshenie ih massy k svetimosti zavisit ot himicheskogo sostava. Populyaciya diska Galaktiki po sostavu bolee-menee blizka k solnechnomu, srednee otnoshenie massy k svetimosti u nee sostavlyaet 3-5 (v solnechnyh edinicah). Otnoshenie massy k svetimosti u populyacii, ochen' bogatyh metallami, blizko k 10.

Takim obrazom, iz nablyudenii mozhno naiti vse vazhnye parametry populyacii. Dlya modelirovaniya naibolee vazhny fotometricheskie dannye, a imenno raspredelenie svetimosti i pokazatelei cveta po populyacii. Eti dannye pozvolyayut opredelit' razmer populyacii i ocenit' ee massu. Neslozhno takzhe vychislit', kakoi dolzhna byt' krivaya vrasheniya galaktiki. Ran'she takih vychislenii ne delali, poskol'ku pri modelirovanii spiral'nyh galaktik fotometricheskie dannye poprostu ne ispol'zovalis'. Eti dannye pokazyvayut, chto v central'nyh oblastyah spiral'nyh galaktik dominiruet baldzh, u kotorogo otnoshenie massy k svetimosti blizko k 10. Na okrainah plotnost' zvezdnyh populyacii stol' nizka, chto ih periferiinye chasti ne igrayut sushestvennoi roli v obshem gravitacionnom pole galaktiki: dominiruyut zvezdy, raspolozhennye blizhe k centru. V etom smysle raspredelenie plotnosti vo vneshnih chastyah galaktiki podobno ee raspredeleniyu v Solnechnoi sisteme, gde planety osoboi roli ne igrayut: ih massy slishkom maly po sravneniyu s solnechnoi. Poetomu mozhno ozhidat', chto skorost' vrasheniya galaktik umen'shaetsya ot centra k krayu. To zhe samoe my vidim v Solnechnoi sisteme – chem dal'she planeta ot Solnca, tem medlennee ona obrashaetsya vokrug nego.

V rezul'tate dolgih vychislenii my, nakonec, poluchili model' Tumannosti Andromedy. Iz nashei modeli sledovalo, chto skorost' vrasheniya dolzhna bystro rasti vblizi centra galaktiki i dostigat' maksimuma primerno na polputi k okraine. V periferiinyh oblastyah skorost' dolzhna padat' primerno tak zhe, kak v Solnechnoi sisteme. Veliko zhe bylo nashe udivlenie, kogda my sravnili model' s nablyudeniyami! Okazalos', chto vblizi centra skorost' rastet medlenno, a na bol'shih rasstoyaniyah ot centra ona ostaetsya bolee-menee postoyannoi.

Kak zhe ob'yasnit' eti protivorechiya?

7. Paradoks massy v galaktikah

Pervym shagom stalo sravnenie novoi modeli s bolee rannimi, kotorye vse byli osnovany na skorostyah vrasheniya. Sravnivaya modeli, my vychislili srednee otnoshenie massy k svetimosti kak funkciyu rasstoyaniya ot centra Galaktiki. Rezul'taty okazalis' dovol'no strannymi. V prezhnih modelyah eto otnoshenie v central'noi oblasti Galaktiki poluchalos' ochen' malen'kim – primerno 1/100 (v solnechnyh edinicah). Takoe nizkoe znachenie ob'yasnit' trudno: ved' vblizi centra preobladayut starye bogatye metallami zvezdy, u kotoryh otnoshenie massy k svetimosti zametno vyshe, chem vo vneshnih oblastyah. Vtoroe otlichie novoi modeli ot prezhnih sil'nee vsego proyavlyalos' na periferii: zdes' otnoshenie massy k svetimosti, naidennoe na osnove skorostei vrasheniya, roslo ochen' bystro, dostigaya 1000 vo vneshnih chastyah galaktiki.

Protivorechiya mezhdu nashei model'yu i nablyudaemoi krivoi skorostei v central'nyh oblastyah Galaktiki ob'yasnyalos' legko. Skorosti vrasheniya my opredelyali iz radionablyudenii, tochnost' kotoryh v to vremya byla dovol'no nizkoi. Medlennyi rost skorosti, kotoryi sledoval iz nablyudenii, byl svyazan s ih nedostatochnym razresheniem. Soglasno novym opticheskim dannym, skorost' vrasheniya rastet zametno bystree – imenno tak, kak i sledovalo iz nashei modeli.

Protivorechiya mezhdu nashei model'yu i nablyudeniyami na periferii Galaktiki mozhno bylo ob'yasnit' dvoyako. Predpolozhiv, chto dinamicheskie dannye verny, my prihodim k vyvodu o preobladanii vo vneshnih oblastyah galaktik kakoi-to krupnoi temnoi populyacii. Svoim prityazheniem eta populyaciya zastavlyaet galaktiku vrashat'sya bystree. Vtoraya vozmozhnost' – na periferii galaktik mogut byt' dvizheniya, kotorye vliyayut na vrashenie. Tomu imeyutsya kosvennye podtverzhdeniya. Okazalos', chto krivye vrasheniya na raznyh storonah galaktik ne vsegda pohozhi: skorost' vrasheniya toi chasti galaktiki, chto dvizhetsya k nam, ne sovpadaet so skorost'yu toi chasti, chto dvizhetsya ot nas.

Kakoe iz etih dvuh vzaimoisklyuchayushih predpolozhenii vybrat'?

V pervuyu ochered' my rasschitali razmer predpolagaemoi temnoi populyacii. Dlya etogo my ispol'zovali rannie modeli, postroennye na osnove krivoi vrasheniya, i sravnili ih s nashei novoi model'yu, uchtya takzhe fotometricheskie dannye. Sravnenie pokazalo, chto primerno polovinu polnoi massy galaktiki sleduet otnesti na schet temnoi populyacii, odnako pri etom ee radius prevysil by v neskol'ko raz radius izvestnyh zvezdnyh populyacii. V to vremya my polagali, chto skorost' zvezdoobrazovaniya v mezhzvezdnom gaze proporcional'na kvadratu ego plotnosti. Eto podtverzhdalos' kak nashimi sobstvennymi issledovaniyami, tak i rezul'tatami drugih uchenyh. Takim obrazom, zvezdy gipoteticheskoi populyacii dolzhny byli vozniknut' v te vremena, kogda gaz byl sil'nee szhat i raspolagalsya vblizi centra galaktiki. Zatem eti zvezdy dolzhny byli uiti vo vneshnie oblasti galaktiki, obrazovav nyneshnee raspredelenie temnoi materii. Pered nami stoyal vopros: chto vynudilo temnuyu populyaciyu «razdut'sya» do teh razmerov, na kotorye ukazyvayut dinamicheskie dannye? Iz zakona sohraneniya energii sleduet, chto rasshirenie odnoi populyacii vozmozhno lish' za schet szhatiya drugoi. Prostye vychisleniya pokazyvayut, chto dlya rasshireniya temnoi populyacii do nyneshnih razmerov nedostatochno szhatiya vseh ostal'nyh populyacii: temnaya populyaciya slishkom velika i massivna dlya etogo. Ona dolzhna byla vozniknut' imenno tam, gde ona nahoditsya ponyne. Odnako v stol' razrezhennoi srede zvezdoobrazovanie ves'ma neeffektivno. Takim obrazom, nash analiz pokazal, chto s pomosh'yu gipoteticheskoi populyacii ob'yasnit' dinamicheskuyu strukturu galaktiki budet slozhno.

Vtoroe protivorechie sostoit v tom, chto polnaya massa gipoteticheskoi populyacii prevyshaet polnuyu massu obychnyh populyacii. Parametry obychnyh populyacii obrazuyut nepreryvnyi ryad. Ih svoistva my issledovali v Tartu mnogie gody i vyyasnili, chto v ryadu populyacii razlichnyh vozrastov net mesta dlya novoi neizvestnoi populyacii. Edinstvennoi vozmozhnost'yu ostavalos' predpolozhenie, chto gipoteticheskaya temnaya populyaciya stara i voznikla na ochen' rannei stadii evolyucii galaktiki, zadolgo do vozniknoveniya vseh izvestnyh nam zvezdnyh populyacii. V etom sluchae my stalkivalis' s novoi trudnost'yu. Izuchenie processov zvezdoobrazovaniya pokazalo, chto v szhimayushemsya gazovom oblake lish' okolo 1% gaza prevrashaetsya v zvezdy, ostal'noi gaz razogrevaetsya tol'ko chto voznikshimi zvezdami, iz-za chego dal'neishee zvezdoobrazovanie stanovitsya nevozmozhnym. Poetomu my dolzhny byli ob'yasnit', kakim obrazom okolo poloviny (ili dazhe bolee) ishodnogo gaza moglo za ochen' korotkoe vremya skoncentrirovat'sya i obrazovat' zvezdy pervogo pokoleniya; carivshie v tu poru predstavleniyam isklyuchali takuyu vozmozhnost'.

Vzvesiv vse eti trudnosti, my sdelali vyvod pri sozdanii modeli Tumannosti Andromedy, chto, ochevidno, my imeem delo s vozmusheniyami krivoi vrasheniya, a ne s neizvestnoi massivnoi populyaciei. Konechno, tut sygral rol' nash predydushii opyt, poluchennyi pri issledovanii plotnosti Galaktiki, kotoryi ne podtverzhdal gipotezu temnoi materii. K takomu zhe vyvodu prishli i mnogie drugie astronomy. Kak my ubedilis' neskol'ko let spustya, nash vyvod byl pospeshnym. Odnako chtoby ponyat' etu oshibku, potrebovalis' eshe neskol'ko let upornoi raboty.

Protivorechiya mezhdu razlichnymi dannymi prodolzhali bespokoit' nas, poetomu my staralis' proveryat' kazhdyi svoi shag. Snachala my proverili krivye vrasheniya galaktik. Do toi pory modeli osnovyvalis' na nablyudeniyah v radiodiapazone, odnako razreshenie radioteleskopov togda bylo ogranicheno, chto moglo vliyat' na rezul'tat. My nashli sposob korrektirovki nablyudatel'nyh dannyh, pozzhe takoi analiz stal obsheprinyatym. Kak uzhe govorilos', nedostatochnoe razreshenie iskazhaet rezul'taty kak raz takim obrazom, chto krivye vrasheniya kazhutsya bolee pologimi, chem na samom dele: rost nablyudaemoi skorosti vblizi centra galaktiki i ee padenie na periferii okazyvayutsya zanizhennymi po sravneniyu s deistvitel'nost'yu. Odnako kachestvo nablyudatel'nyh dannyh vozroslo, s pomosh'yu novyh ochen' chuvstvitel'nyh svetopriemnikov nachalis' opticheskie nablyudeniya chastei galaktik, bolee udalennyh ot central'nyh yarkih oblastei. Novye dannye vse ubeditel'nee pokazyvali, chto krivye vrasheniya galaktik v deistvitel'nosti namnogo bolee pologi, chem fotometricheskie dannye pozvolyali predpolozhit'. Na paradoks massy v galaktikah nel'zya bylo smotret' skvoz' pal'cy.

Konechno, ostavalas' vozmozhnost' dopustit', chto v nashih predstavleniyah ob evolyucii zvezdnyh populyacii chto-to ne tak. V to vremya (v nachale 1970-h godov) teorii evolyucii galaktik eshe ne bylo, poetomu prishlos' zanyat'sya etim voprosom. God upornoi raboty ushel na to, chtoby produmat' nuzhnyi podhod i voplotit' ego v vychislitel'nye programmy. Dlya etih vychislenii uzhe ne hvatalo logarifmicheskoi lineiki, kotoroi my privykli obhodit'sya do toi pory. Institut kibernetiki Akademii nauk kak raz poluchil togda vychislitel'nuyu mashinu. My, tartuskie astronomy, tozhe mogli pisat' dlya nee programmy i delat' raschety. Zapoluchit' etu mashinu bylo neprosto. Zapros estonskoi Akademii nauk chinovniki v Moskve rassmatrivali ochen' ser'ezno. Obsuzhdali, ne vydelit' li odnu-edinstvennuyu vychislitel'nuyu mashinu na vse tri respubliki Pribaltiki, chtoby oni ee ispol'zovali sovmestno (napomnim, chto moshnost' etoi mashiny byla nichtozhna v sravnenii s sovremennym personal'nym komp'yuterom). Sleduet otdat' chest' nashim kollegam: im udalos' ubedit' moskovskih byurokratov v tom, chto v Estonii hvatit raboty dlya polnoi zagruzki mashiny. Rabota s mashinoi proishodila sleduyushim obrazom. Odnovremenno imelos' neskol'ko programm, zapisannyh na perfokartah ili perfolente. Avtobus observatorii raz v nedelyu ehal v Tallin, gde v vychislitel'nyi centr sdavali novye lenty, a nazad poluchali rezul'taty lent, otpravlennyh na predydushei nedele. Chashe vsego rezul'taty imeli vid raspechatki, kotoraya pozvolyala naiti oshibki v programme. Otrabotka odnoi programmy zanimala do polugoda. V observatorii byl svoi vychislitel'nyi centr, gde nam pomogali gotovit' programmy i delat' vychisleniya. V to vremya moya zhena rabotala v etom vychislitel'nom centre, ona pomogala mne otrabatyvat' programmy. Esli blizilas' kakaya-nibud' konferenciya ili byla drugaya speshka, my s zhenoi ehali v Tallin. Sokursnica zheny Aino Myannil rabotala pomoshnicei rukovoditelya vychislitel'nogo centra. Po nocham centr byl ne tak zagruzhen, i my s zhenoi sideli u vychislitel'noi mashiny, izuchali raspechatki i ispravlyali programmy. Aino Myannil dremala ryadom na raskladushke i v trudnye momenty prihodila na pomosh'. Tak nam udavalos' za paru nochei prodvinut'sya bol'she, chem za neskol'ko mesyacev obychnoi raboty.

Takim obrazom, v techenie 1971 goda my podgotovili cikl rabot, gde analizirovali evolyuciyu galaktik i ih populyacii. Analogichnye modeli postroila molodaya amerikanskaya issledovatel'nica Beatris Tinsli. Nashi modeli byli neskol'ko dostovernee, tak kak my tochnee uchityvali funkciyu zvezdoobrazovaniya i ee vliyanie na evolyuciyu. Nashi raschety pokazali, chto fotometricheskie i dinamicheskie parametry galakticheskih populyacii mozhno ob'yasnit', opirayas' na izvestnye dannye o zvezdnoi evolyucii. Neizvestnaya temnaya populyaciya, esli ona sushestvuet, dolzhna ochen' sil'no otlichat'sya ot vseh izvestnyh do sih por. Inymi slovami, bylo ochen' trudno predstavit', kak takaya populyaciya mogla vozniknut'.

V konce 1971 goda ya napisal doktorskuyu rabotu o modelyah stroeniya i evolyucii galaktik. Rezul'taty byli dolozheny v nachale 1972 goda v ramkah astrofizicheskoi zimnei shkoly, prohodivshei na Severnom Kavkaze. Oni privlekli bol'shoe vnimanie. Odnako do sih por tak i ne bylo yasno, kak razreshit' paradoks massy.

8. Massivnye korony galaktik

Vesnoi togo zhe 1972 goda ya poluchil priglashenie vystupit' na konferencii evropeiskih astronomov v Afinah s dokladom o modelyah galaktik. K tomu vremeni detal'nye modeli populyacii byli postroeny dlya vseh yarkih galaktik Mestnoi gruppy, a takzhe dlya glavnoi galaktiki skopleniya v sozvezdii Devy. Poslednyaya yavlyaetsya blizhaishei k nam massivnoi ellipticheskoi galaktikoi. Takie galaktiki mozhno naiti lish' v central'nyh oblastyah skoplenii, poetomu ih stroenie i evolyuciya predstavlyayut osobyi interes. Uzhe poyavilis' novye dannye o vrashenii galaktik, i ne zamechat' gladkost' krivyh vrasheniya u bol'shinstva galaktik bylo vse trudnee. Letom ya obsuzhdal etu problemu so svoim kollegoi Ennom Saarom. On predlozhil otkazat'sya ot nashego predpolozheniya o tom, chto vo Vselennoi imeyutsya lish' izvestnye nam populyacii, obrazovanie i parametry kotoryh my sposobny ob'yasnit'. Sledovalo predpolozhit', chto my imeem delo s populyaciei, obladayushei sovershenno novymi svoistvami. Nuzhno bylo vyyasnit', s uchetom fotometricheskih i dinamicheskih dannyh, kakimi okazhutsya eti svoistva. Tut polezno vspomnit' utverzhdenie Sherloka Holmsa: «Otbros'te vse nevozmozhnoe, to, chto ostanetsya, i budet otvetom, kakim by neveroyatnym on ni okazalsya» (ssylka zaimstvovana iz truda Binni i Treimana «Dinamika Galaktiki») [citata vzyata iz povesti «Znak chetyreh» – prim. perev.].

Vychislitel'nye metody i programmy u nas imelis', i potomu otvety poyavilis' bystro. Okazalos', chto v nashei Galaktike i v Tumannosti Andromedy massa temnoi populyacii prevyshaet massu obychnyh populyacii v neskol'ko raz; v glavnoi galaktike skopleniya Devy prevyshenie bylo bolee chem desyatikratnym. Svoi rezul'taty ya dolozhil v Afinah 8 sentyabrya 1972 goda. Osnovnye vyvody byli takovy:

1. sushestvuet dve problemy temnoi materii – lokal'naya i global'naya;
2. lokal'naya temnaya materiya (esli ona sushestvuet) dolzhna imet' zvezdnoe proishozhdenie, poskol'ku ona sil'no skoncentrirovana v ploskosti Galaktiki;
3. global'naya temnaya materiya sostoit ne iz zvezd. Ona obrazuet razrezhennuyu obolochku vokrug galaktik. Chtoby otlichat' etu populyaciyu ot obychnyh populyacii, nazyvaemyh «starym galo», ya predlozhil nazyvat' etu neizvestnuyu populyaciyu «koronoi»;
4. imeyushiesya dannye ne pozvolyayut dostoverno opredelit' massu i radius koron. My mozhem lish' utverzhdat', chto korona sushestvenno protyazhennee, chem vse izvestnye zvezdnye populyacii.

Ochevidno, eto byl voobshe pervyi konferencionnyi doklad o temnyh koronah galaktik. V to vremya dovody v pol'zu temnoi korony eshe ne byli vpolne ubeditel'ny, ya tak zhe ne mog uverenno utverzhdat', iz chego ona sostoit. Moe pervonachal'noe mnenie bylo takovo, chto korona mozhet sostoyat' iz goryachego gaza. Tak ili inache, doklad ne vyzval u auditorii bol'shogo voodushevleniya. Bylo ochevidno, chto vopros nuzhdaetsya v dal'neishem izuchenii. Osobenno vazhno bylo vyyasnit' vozmozhnuyu massu i radius korony.

Ris. 5. Avtor vmeste s professorom Haradze (sprava) i doktorom Nikonovym (v centre) v Afinah na Evropeiskom astronomicheskom kongresse v 1972 godu. Pervoe predstavlenie galakticheskih modelei s massivnymi koronami.

Snachala u menya ne bylo nikakogo predstavleniya, kuda dvigat'sya dal'she. Poetomu ya vnimatel'no stal smotret', bylo li uzhe chto-to sdelano v etoi oblasti. Okazalos', chto problema paradoksa massy v galakticheskih sistemah vovse ne nova. Eshe v 1933 godu amerikanskii astronom shveicarskogo proishozhdeniya Fric Cvikki obnaruzhil, chto izvestnoe skoplenie galaktik v sozvezdii Volos Veroniki (tak nazyvaemoe skoplenie Coma) tait v sebe zagadku: galaktiki dvizhutsya v skoplenii zametno bystree, chem ih massy pozvolyayut predpolozhit'. Poetomu Cvikki zaklyuchil, chto v skoplenii imeetsya eshe kakaya-to temnaya materiya, zastavlyayushaya galaktiki dvigat'sya bystree. Po dannym Cvikki, polnaya massa temnoi materii prevyshaet massu nablyudaemogo veshestva v galaktikah bolee chem v desyat' raz. Etu problemu obsuzhdali v 1961 godu v SShA na s'ezde Astronomicheskogo soyuza. Ya hotel uchastvovat' v etoi konferencii, no «kompetentnye organy» ne vydali razresheniya na poezdku. Na s'ezde vystupal armyanskii astronom Viktor Ambarcumyan. On utverzhdal, chto bol'shaya skorost' galaktik v skopleniyah ukazyvaet na bystroe rasshirenie skoplenii, i chto sushestvovanie skoplenii v nastoyashii moment budto by svidetel'stvuet ob ih nedavnem vozniknovenii. Odnako bol'shinstvo astronomov vozrazhali protiv etoi gipotezy, ukazyvaya na svidetel'stva znachitel'nogo vozrasta galaktik v skopleniyah.

Analogichnyi paradoks imeet mesto dlya dvoinyh galaktik, a takzhe dlya nebol'shih grupp galaktik. Horoshii primer – Mestnaya gruppa, gde Tumannost' Andromedy priblizhaetsya k nashei Galaktike. Esli predpolozhit', chto priblizhenie vyzvano silami vzaimnogo prityazheniya, to mozhno naiti polnuyu massu gruppy. Ona okazyvaetsya priblizitel'no v desyat' raz bol'she, chem summarnaya massa nashei Galaktiki i Tumannosti Andromedy. Etot rezul'tat poluchili v 1959 godu Kan i Vol't'er. Dlya pary galaktik otnoshenie massy k svetimosti zavisit ot morfologii pary. U par, soderzhashih ellipticheskie galaktiki, otnoshenie massy k svetimosti v srednem ravno 60. Dlya spiral'nyh galaktik eto otnoshenie ne stol' veliko, no vse-taki ono namnogo bol'she, chem u vseh izvestnyh nam zvezdnyh populyacii. U poslednih eto otnoshenie lezhit mezhdu 1 i 10, v srednem ono ravno 3-4.

Kogda ya chital eti raboty, mne prishla v golovu takaya mysl': paradoks massy v skopleniyah galaktik mozhet byt' svyazan s tem, chto galaktiki sami po sebe okruzheny massivnymi koronami, kotorye i zastavlyayut ih dvigat'sya bystree. U menya rodilas' ideya, kak naiti massu i radius temnyh galakticheskih koron. Esli predpolozhit', chto nalichie korony – obshee svoistvo galaktik, to v sluchae dvoinyh galaktik massa sistemy, naidennaya po dvizheniyu sputnika, dolzhna zaviset' ot togo, naskol'ko daleko ot glavnoi galaktiki nahoditsya sputnik. Sputnik mozhno rassmatrivat' kak probnoe telo, kotoroe dvizhetsya pod vozdeistviem gravitacii vsei sistemy. Esli odno telo dvizhetsya vokrug drugogo, to ego skorost' zavisit ot massy, sosredotochennoi vnutri ego orbity. Pri etom sputnik na bolee dalekoi orbite nahoditsya pod vozdeistviem bol'shei doli polnoi massy sistemy, chem sputnik na bolee blizkoi orbite: ved' poslednii «chuvstvuet» tol'ko massu vnutrennei chasti korony. Dlya proverki etoi gipotezy dostatochno naiti srednie otnositel'nye skorosti sputnikov, nahodyashihsya na raznom udalenii ot glavnoi galaktiki.

Otnositel'nye skorosti sputnikov galaktik byli izvestny iz nablyudenii; poisk v biblioteke nuzhnyh dannyh i analiz ne zanyali mnogo vremeni. 11 yanvarya 1974 goda poyavilis' pervye rezul'taty. Okazalos', chto dvoinye galaktiki deistvitel'no dvizhutsya tak, kak ozhidalos' by v sluchae, esli oni okruzheny temnymi koronami. Dannye po dvoinym galaktikam pokazali, chto massy i radiusy koron prevyshayut massy i radiusy vidimyh populyacii primerno vdesyatero. V provedenii tochnyh raschetov uchastvovali Enn Saar i Ants Kaazik.

Ris. 6. Raspredelenie massy v okrestnostyah gigantskih galaktik, rasschitannoe na osnove dvizheniya ih sputnikov. Na osi absciss – rasstoyanie sputnika ot glavnoi galaktiki (v kiloparsekah), na osi ordinat – massa vnutri orbity sputnika, vyrazhennaya v edinicah massy Solnca (Nature 250, 309, 1974).

Nashi raschety pospeli kak raz vovremya. V konce yanvarya 1974 goda na Severnom Kavkaze nepodaleku ot El'brusa provodilas' ocherednaya zimnyaya shkola, gde v programme stoyal moi doklad. My obsudili s leningradskim kollegoi Arturom Cherninym programmu vystupleniya. On posovetoval ostavit' v storone vse drugie voprosy, kotorye ponachalu byli v programme, i celikom posvyatit' doklad temnym koronam i kosmologicheskim vyvodam, kotorye sleduyut iz ih nalichiya. Moe osnovnoe utverzhdenie bylo takovo: dannye ukazyvayut na to, chto vse galaktiki okruzheny temnymi koronami, poetomu temnaya materiya sostavlyaet osnovnuyu dolyu veshestva vo Vselennoi. V zimnei shkole uchastvovali vedushie astrofiziki, oni horosho osoznavali vazhnost' etogo rezul'tata. Posle doklada vozniklo chuvstvo, budto v auditorii vzorvalas' bomba. Voprosy sledovali odin za drugim. Konechno, glavnyi vopros byl – priroda temnoi materii. Ya utverzhdal, opirayas' na nashi rannie vychisleniya, chto temnaya materiya sostoit, vidimo, ne iz zvezd. Soglasno moemu pervomu predpolozheniyu, na rol' kandidata mog podoiti goryachii gaz. Vtoroi vopros kasalsya vliyaniya temnoi materii na evolyuciyu galaktik.

Ris. 7. Akademik Ya. B. Zel'dovich s suprugoi vo vremya vizita v Estoniyu v konce 1970-h godov.

Ris. 8. Dzhim Piblz ob'yasnyaet Skottu Tremeinu zagadki vozniknoveniya struktury. Mezhdunarodnyi simpozium v Talline «Makrostruktura Vselennoi», 1977.

Odnako ponachalu u nas ne bylo vremeni lomat' golovu nad kosmogonicheskimi problemami. Prezhde vsego, nuzhno bylo opublikovat' osnovnye rezul'taty. My chuvstvovali, chto kollegi dyshat nam v zatylok: amerikanskie astronomy Dzherri Ostraiker i Dzhim Piblz eshe v 1973 godu (to est' za god do nas) opublikovali teoreticheskoe issledovanie, gde predskazyvali nalichie massivnyh galo vokrug galaktik. My bystro opublikovali kratnoe rezyume v russkoyazychnom izdanii. No akademik Yakov Zel'dovich, odin iz luchshih mirovyh teoretikov v oblasti kosmologii, posovetoval ne ogranichivat'sya etim. «Vazhnye rezul'taty nuzhno publikovat' v vedushih zhurnalah», – skazal on. Poetomu my poslali neskol'ko bolee podrobnuyu stat'yu v zhurnal Nature, gde, k nashei radosti, ee tozhe prinyali. Na vsyakii sluchai my vdobavok sdelali preprint i razoslali ego po vsem observatoriyam. Eto byl pervyi preprint Tartuskoi observatorii. Dovol'no skoro vyyasnilos', chto my uspeli vovremya: cherez paru mesyacev posle nashei stat'i v Nature Ostraiker, Piblz i Yahil opublikovali svoi rezul'taty, kotorye prakticheski sovpali s nashimi. Amerikancy postupili po-dzhentl'menski i soslalis' na nash preprint. Eshe paru mesyacev spustya poyavilas' tret'ya stat'ya, gde korifei astrofiziki Dzhefri Berbidzh vydvinul ryad somnenii otnositel'no nashih rabot. Berbidzh ukazyval na sdelannoe nami i Ostraikerom neyavnoe predpolozhenie o tom, chto v sluchae dvoinyh galaktik my imeem delo s fizicheskimi parami, to est' s blizkimi ob'ektami, svyazannymi mezhdu soboi silami vzaimnogo prityazheniya. Esli zhe dopustit', chto komponenty dvoinyh galaktik vstretilis' lish' sluchaino i ne obrazuyut ustoichivyh sistem, to, konechno, nikakih vyvodov ob ih massah delat' nel'zya.

Bor'ba vokrug temnoi materii nachalas'.

9. Bor'ba vokrug temnoi materii

Teper' samoe vremya napomnit', chto pishet Tomas Kun o nauchnoi rabote. Kak on polagaet, bol'shinstvo nauchnyh issledovanii predstavlyayut soboi tak nazyvaemuyu «obychnuyu nauku». Eto reshenie raznoobraznyh problem s oporoi na bazovye istiny, ili paradigmy. Paradigma – eto sistema vzglyadov, iz kotoroi uchenye ishodyat (obychno neyavno) i na kotoruyu opirayutsya v svoih rabotah. Poroi v hode issledovaniya vyyavlyayutsya protivorechiya s ispol'zuemymi paradigmami. Chashe vsego protivorechiya nesushestvenny, i ih mozhno ob'yasnit' vsyacheskimi netochnostyami: inogda prosto oshibkami, inogda – otkloneniyami ot sistemy vzglyadov, no eti otkloneniya ne schitayutsya vazhnymi. Odnako vremya ot vremeni vyyavlyayutsya i bol'shie otkloneniya. Snachala ih zamechaet tol'ko odin issledovatel', i nauchnoe soobshestvo ne obrashaet na eto otklonenie osobogo vnimaniya. Imenno tak sluchilos' s rabotami Cvikki, Kana i Vol't'era. No so vremenem chislo faktov, kotorye ne ukladyvayutsya v deistvuyushuyu paradigmu, rastet. Nachalom nauchnoi revolyucii Kun schitaet moment, kogda vedushie specialisty v dannoi oblasti obrashayut dolzhnoe vnimanie na otklonenie. Zatem sleduet bor'ba mezhdu storonnikami novoi i staroi paradigm. Snachala storonniki novoi paradigmy ostayutsya v men'shinstve, no so vremenem ih chislo rastet. Nakonec, novuyu paradigmu nachinayut izlagat' uzhe v nauchnyh monografiyah i v universitetskih kursah. Staraya paradigma ischezaet s nauchnoi karty, ee storonniki umirayut ili uhodyat ot aktivnoi issledovatel'skoi raboty. Obychno novaya paradigma pobezhdaet zadolgo do togo, kak poyavlyayutsya okonchatel'nye dovody v ee pol'zu. Kak harakternyi primer, Kun privodit formirovanie geliocentricheskoi sistemy. Vo vremena Kopernika reshayushim dovodom v ee pol'zu okazalis' vovse ne polozheniya planet, kotorye vychislyalis' v ramkah novoi kartiny mira, a prostota i krasota gipotezy. Ona okonchatel'no podtverdilas' neskol'ko stoletii spustya pri izuchenii vidimyh zvezdnyh dvizhenii, svyazannyh s obrasheniem Zemli vokrug Solnca. V to vremya sistemu Ptolemeya uzhe nikto ne vosprinimal vser'ez.

Tri upomyanutye stat'i (Einasto, Kaazik, Saar, 1974; Ostraiker, Piblz, Yahil, 1974; Berbidzh, 1975) byli reshayushimi shagami v kosmologicheskoi revolyucii. Chtoby problemu vosprinyali vser'ez, potrebovalos' vmeshatel'stvo uchenyh iz Prinstona. Chto kasaetsya problem novoi paradigmy, na kotorye ukazal Berbidzh, oni byli izvestny i nam. O nih govorilos' uzhe na zimnei shkole. Poetomu my srazu stali iskat' novye argumenty, kotorye mogli by podtverdit' ili oprovergnut' nashe osnovnoe predpolozhenie o tom, chto dvoinye galaktiki deistvitel'no predstavlyayut soboi svyazannye fizicheskie pary.

Ochevidno, sledovalo podrobnee izuchit' sputniki yarkih galaktik. Na eto ushel 1974 god. V Tartuskoi observatorii byli fotografii iz Palomarskogo atlasa neba, na ih osnove vo mnogih observatoriyah sostavlyalis' katalogi galaktik. Katalog Cvikki vklyuchal vse galaktiki severnogo neba vplot' do zvezdnoi velichiny 15,7^m. Sostavlennyi v Uppsale katalog Nil'sona ohvatyval eshe bolee slabye karlikovye galaktiki. Oba kataloga byli nashimi osnovnymi pomoshnikami v poiske galaktik-sputnikov. Pri sravnenii svoistv sputnikov vyyasnilsya lyubopytnyi fakt: blizhe k glavnoi galaktike raspolagayutsya ellipticheskie sputniki, dal'she – spiral'nye i irregulyarnye. Sut' v tom, chto bolee dalekie sputniki soderzhat gaz, a bolee blizkie – net. Pri etom granica rasstoyaniya sputnikov ot glavnoi galaktiki, morfologicheski otdelyayushaya ih ot sputnikov drugogo tipa, tem blizhe k glavnoi galaktike, chem yarche sputnik. Vo-pervyh, etot rezul'tat podtverdil: galaktiki-sputniki deistvitel'no prinadlezhat glavnoi galaktike, ved' u sluchainoi sovokupnosti karlikovyh galaktik ne mogla vozniknut' takaya uporyadochennost'. Vo-vtoryh, otsutstvie gaza u blizkih k glavnoi galaktike sputnikov prekrasno ob'yasnyaetsya nalichiem gazovoi korony: gazovaya obolochka, okruzhayushaya glavnuyu galaktiku, vymetaet gaz iz sputnikov. Vblizi glavnyh galaktik etot effekt sil'nee, poskol'ku tam plotnost' gazovoi korony vyshe. Iz vsego etogo my sdelali vyvod o tom, chto okruzhayushaya galaktiki korona po men'shei mere chastichno sostoit iz gaza. Rezul'taty etoi raboty my takzhe opublikovali v zhurnale Nature i podrobnee – v zhurnale Astrophysics and Space Science, odnim iz redaktorov kotorogo byl moskovskii teoretik Solomon Pikel'ner. V etih issledovaniyah vazhnaya rol' prinadlezhala nashemu kollege Arturu Cherninu.

Nashe predpolozhenie o preimushestvenno gazovom sostave galakticheskih koron dolgo ne proderzhalos': vskore ot nego ne ostalos' kamnya na kamne. Parallel'no s nami korony izuchali moskovskie teoretiki Igor' Novikov i Boris Komberg. Oni pokazali, chto esli by veshestvo, okruzhayushee galaktiki i skopleniya, bylo gazoobraznym, to etot gaz dolzhen byt' goryachim; a goryachii gaz mozhno nablyudat' v rentgenovskom diapazone. Gaz ne mozhet ostavat'sya neitral'nym: ego bystro ionizuet goryachaya mezhgalakticheskaya sreda, okruzhayushaya galaktiki i skopleniya. Deistvitel'no, noveishie rentgenovskie nablyudeniya podtverzhdali, chto vokrug galaktik i skoplenii imeetsya goryachii gaz. Odnako ego massy nedostatochno, chtoby ob'yasnit' dinamiku galaktik. Poskol'ku gaza ne hvataet, dolzhna sushestvovat' eshe kakaya-to temnaya materiya. Tartuskie kollegi Yaak Yaaniste i Enn Saar proverili eshe odnu gipotezu, a imenno tu, chto korona mozhet sostoyat' iz zvezd. Rezul'tat byl otricatel'nym: obychnye zvezdy dolzhny byt' nablyudaemy (krome sovsem slabyh) i legko obnaruzhivalis' by po bystromu dvizheniyu. Odnako takih zvezd net. Opublikovat' etu rabotu bylo neprosto. Saar i Yaaniste tozhe poslali ee v zhurnal, redaktorom kotorogo byl Pikel'ner. Rabota vernulas' s primechaniem: poskol'ku tol'ko chto publikovalos' issledovanie na temu temnoi materii (nasha obshaya s Cherninym rabota), redaktor ne schel nuzhnym udelyat' etoi probleme bol'she mesta. Esli b tol'ko Pikel'ner dogadalsya, chto problema eta stanet odnoi iz velichaishih zagadok stoletiya, chto priroda temnoi materii ne izvestna po sei den', nesmotrya na tysyachi posvyashennyh ei statei!

Sredi astronomov i fizikov podnyalas' shumiha vokrug temnoi materii. Bylo yasno, chto nastala pora obsudit' problemu shire. Poetomu v yanvare 1975 goda my sozvali v Talline vsesoyuznuyu konferenciyu, posvyashennuyu temnoi materii. Naskol'ko ya znayu, eto byla pervaya takaya konferenciya. Nyne provoditsya po neskol'ku takih konferencii ezhegodno. Kak uzhe bylo skazano, poezd tronulsya, i na konferencii sobralos' ochen' predstavitel'noe soobshestvo: moskovskaya astronomicheskaya i fizicheskaya elita. Ya dolozhil nashi rezul'taty o morfologicheskoi segregacii galakticheskih sputnikov, Chernin i Novikov govorili o gazovoi korone, Saar – o zvezdnoi korone, neskol'ko astronomov analizirovali dannye po dvoinym galaktikam. Fesenko iz Pskova predstavil kontrdovody statisticheskogo haraktera – te zhe, o kotoryh pisal Berbidzh. Posle konferencii nekotorye korifei davali interv'yu estonskim gazetam, zhurnaly Horisont i «Priroda» zakazali u nas prostrannye stat'i. Vidimo, eto byli pervye nauchno-populyarnye stat'i o temnoi materii.

Sleduyushee obsuzhdenie problemy temnoi materii sostoyalos' v iyule 1975 goda v Tbilisi na tret'em S'ezde evropeiskih astronomov. Ya byl na S'ezde chlenom organizacionnogo komiteta i blagodarya etomu smog dat' sovet posvyatit' temnoi materii odno iz zasedanii. Organizatory S'ezda pozhelali ogranichit'sya nablyudatel'nymi aspektami problemy. Ochevidnaya ih cel' byla zatrudnit' vystuplenie teoretikam. Zdes' proyavilos' protivorechie mezhdu vzglyadami astronomov v Moskve i na Kavkaze: v Moskve byla ochen' sil'naya teoreticheskaya shkola, a v glavnye kavkazskie centry – Byurakan (Armeniya) i Abastumani (Gruziya) predstavlyali v osnovnom nablyudatel'noe napravlenie. Moya popytka vklyuchit' v programmu doklad Yakova Zel'dovicha o vozniknovenii galaktik provalilas'; doklad vse-taki sostoyalsya, no uzhe posle oficial'nogo zakrytiya S'ezda. Vklyuchenie temnoi materii v programmu tozhe vyzvalo protivostoyanie: v to vremya ee rassmatrivali tol'ko kak teoreticheskuyu model'. Tak ili inache, prishlos' ogranichit'sya lish' empiricheskoi storonoi problemy.

Osnovnaya diskussiya v Tbilisi razvernulas' mezhdu tartuskoi gruppoi i Gustavom Tammanom. V kachestve nebol'shogo primechaniya skazhu, chto u Gustava Tammana estonskie korni: ego ded, tozhe Gustav Tamman, rodom iz Sangaste. Pri podderzhke izvestnogo selekcionera grafa Berga on poluchil horoshee obrazovanie v Tartuskom universitete. Mnogo let on rabotal professorom himii v Tartuskom universitete. Pered Pervoi mirovoi voinoi on perebralsya v Gettingenskii universitet. Astronom Gustav Tamman rabotaet v Bazel'skom universitete, on izvesten svoimi issledovaniyami postoyannoi Habbla. Vmeste s Allanom Sendidzhem on uzhe neskol'ko desyatiletii uspeshno zashishaet znachenie etoi postoyannoi 50 km/s na megaparsek (drugaya shkola predpochitaet znachenie 100 km/s na megaparsek, spor do sih por prodolzhaetsya). V obshem, Tamman prinadlezhit k chislu priznannyh korifeev astronomii.

V svoem doklade ya predstavil vse vazhnye dovody v pol'zu temnoi materii. My tem vremenem prodolzhali izuchat' nebol'shie sistemy galaktik i poluchili mnozhestvo novyh dopolnitel'nyh podtverzhdenii nashei gipoteze. Pravda, oni nosili v osnovnom statisticheskii harakter. No bylo i odno isklyuchenie, gde dannye pryamo podtverzhdali nalichie massivnoi korony u nashei Galaktiki. Avstraliiskie radioastronomy obnaruzhili gazovyi potok, kotoryi dvizhetsya vokrug nashei Galaktiki po polyarnoi orbite. Na yuzhnom nebe etot potok peresekaet Magellanovy Oblaka (kotorye vidny nevooruzhennym glazom), poetomu ego nazyvayut Magellanovym Potokom. Skorost' potoka izvestna iz radioastronomicheskih nablyudenii, svyaz' s Magellanovymi Oblakami pozvolyaet ocenit' rasstoyanie do nego. Poetomu netrudno naiti massu, kotoraya vyzyvaet dvizhenie potoka. Analiz ego dvizheniya ubeditel'no podtverdil, chto vokrug Galaktiki imeetsya massivnaya populyaciya.

Nash opponent Tamman analiziroval problemu kompleksno. On nachal s grupp galaktik, zatem zavel razgovor o vzaimnom dvizhenii Mestnoi gruppy, Tumannosti Andromedy i nashei Galaktiki, i pod konec upomyanul dovod Cvikki o skoplenii Coma. Tamman ostavil v storone vse novye dovody v pol'zu temnoi materii i ispol'zoval lish' te statisticheskie dannye, kotorye ukazyvayut na umerennuyu massu galakticheskih sistem. Ego zaklyuchitel'nyi vyvod byl takov, chto bol'shinstvo galaktik sostoit tol'ko iz izvestnyh zvezdnyh populyacii, poetomu koncepciya temnoi materii ne obosnovana nablyudatel'nymi dannymi.

Bylo ochevidno, chto slovesnaya perepalka ni k chemu ne privedet. V svoem zaklyuchitel'nom slove ya perechislil nablyudatel'nye problemy, kotorye trebuetsya reshit', chtoby razgadat' zagadku temnoi materii. Avtoritet Tammana byl stol' velik, chto predsedatel' S'ezda i nash dobryi drug i kollega Evgenii Haradze v obzore S'ezda napisal, budto «koncepciya temnoi materii ne nashla podtverzhdeniya». Dazhe Zel'dovich, kotoryi do toi pory podderzhival nas, stal somnevat'sya i sozhalet', chto kak-to svyazal svoe imya s temnoi materiei. On voproshal: «Pokazhite nam hotya by odnu galaktiku, gde temnaya materiya tochno imeetsya?».

No vernut' dzhina obratno v butylku ne udalos'. God spustya, v sentyabre 1976 goda, v Grenoble, Franciya, sostoyalsya ocherednoi s'ezd Mezhdunarodnogo astronomicheskogo soyuza. Na etot raz sovetskaya byurokratiya pozvolila mne uchastvovat' – pravda, lish' v turisticheskoi gruppe molodyh astronomov. Odno zasedanie Komissii po issledovaniyu Galaktiki bylo posvyasheno probleme temnoi materii. Vystupal i ya, kak predstavitel' Tartuskoi gruppy. Provesti zasedanie Komissii okazalos' slozhno, poskol'ku mne pozvolili probyt' v Grenoble ne bolee pary dnei: ya dolzhen byl ehat' dal'she v Parizh s turisticheskoi gruppoi. Zasedanie prishlos' perenesti na bolee rannee vremya, inache ya ne smog by vystupit'. K schast'yu, predsedatelem Komissii byl cheshskii astronom Perek, kotoryi ponyal nashi trudnosti i sdelal vse, chtoby zasedanie sostoyalos'. Marten Shmidt govoril o zvezdnom galo galaktik. Ya posvyatil osnovnuyu chast' svoego doklada analizu vozmozhnogo sostava temnoi materii. Kak uzhe upominalos', k probleme temnoi materii nas podvel detal'nyi analiz galakticheskih populyacii. Nashi modeli byli osnovany na sinteze fotometricheskih, evolyucionnyh i dinamicheskih dannyh. Bylo yasno, chto temnaya populyaciya ne imeet nichego obshego s populyaciei obychnogo galo, kotoraya sostoit iz staryh bednyh metallami zvezd i pochti sferichna. Prinstonskie astronomy Ostraiker, Piblz i Yahil ispol'zovali dlya nazvaniya temnoi materii termin «galo». Chtoby izbezhat' putanicy, ya posovetoval nazvat' novuyu neizvestnuyu populyaciyu «koronoi». Po svoei protyazhennosti eta populyaciya ves'ma pohozha na koronu, i ona takzhe chastichno sostoit iz goryachego gaza. Takim obrazom, analogiya, naprimer, s solnechnoi koronoi deistvitel'no imeetsya. Vprochem, my obsudili eto takzhe s Bartom Bokom, kogda vstrechalis' s nim v 1982 godu u nego doma v Arizone. On polnost'yu razdelyal nashu tochku zreniya i ispol'zoval dlya temnoi materii ponyatie «korona». No my opozdali, nazvanie «temnoe galo» uzhe prizhilos'.

Kazhetsya, v Grenoble moi dovody umnozhilis'. Posle obsuzhdeniya ya uslyshal, kak priznannyi amerikanskii issledovatel' galaktik Aiven King tiho proronil: «Pozhalui, deistvitel'no sushestvuet dva galo» (to est' odno galo iz obychnyh zvezd i drugoe – iz temnoi materii). God spustya v SShA sostoyalas' konferenciya, posvyashennaya stroeniyu galaktik. Odnim iz glavnyh dokladchikov byl Aiven King. On ochen' podrobno opisal koncepciyu temnoi materii. Poroi etu konferenciyu schitayut proryvom dlya gipotezy temnoi materii. Ya s etim ne vpolne soglasen. Eshe ne byli polucheny novye, ochen' ubeditel'nye nablyudatel'nye podtverzhdeniya, eshe ne byla izvestna rol' temnoi materii v razvitii Vselennoi.

Ochen' veskie dovody v pol'zu temnoi korony, ili galo, vokrug galaktik predstavila amerikanskaya issledovatel'nica Vera Rubin. Ee sotrudniki sumeli postroit' ochen' chuvstvitel'nyi detektor, kotoryi mog izmeryat' galakticheskie spektry v ochen' slabyh pereferiinyh oblastyah galaktik. Rubin nachala izmereniya v 1975 godu. Ei udalos' zafiksirovat' spektry bol'shinstva yarkih galaktik i izmerit' skorosti vrasheniya do gorazdo ból'shih rasstoyanii ot centra, chem ran'she. Ee izmereniya pokazali, chto krivye vrasheniya pochti vseh galaktik yavlyayutsya ploskimi, chto svidetel'stvuet o postoyanstve skorosti. Eti rezul'taty stali nadezhnym podtverzhdeniem togo, chto vokrug galaktik imeyutsya temnye galo.

Odnako teoretiki vse-taki ne soglasilis' s novymi nablyudatel'nymi dannymi. Ih muchil vopros: zachem nuzhna temnaya materiya? V prirode net nichego nenuzhnogo: raz uzh priroda takova, chto ból'shaya chast' materii temnaya, – to eto dolzhno imet' kakoi-to smysl. V konce 1970-h godov eshe ne bylo yasnosti v tom, kak obrazuyutsya galaktiki. Vo mnogom blagodarya rabote Yakova Zel'dovicha i ego kolleg stalo ponyatno, chto galaktiki i sistemy galaktik voznikayut iz nebol'shih vozmushenii plotnosti, kotorye usilivayutsya gravitaciei. V oblastyah, gde plotnost' chut' vyshe srednei, gravitacionnoe prityazhenie sil'nee, chem v oblastyah, gde plotnost' nizhe. Poetomu veshestvo istekaet iz razrezhennyh oblastei i stekaetsya v bolee plotnye oblasti. Odnako process etot dovol'no medlennyi. Tak, iz teoreticheskih raschetov sledovalo, chto ko vremeni, kogda pervonachal'no goryachii gaz Vselennoi dostatochno ostynet i smozhet nachat'sya gravitacionnaya koncentraciya, otnositel'nye fluktuacii plotnosti dolzhny stat' uzhe dostatochno bol'shimi, sostavlyaya primerno tysyachnuyu dolyu samoi plotnosti. Izmereniya fonovogo kosmicheskogo izlucheniya pokazali, chto na samom dele fluktuacii plotnosti byli v to vremya primerno v sto raz men'she. Kogda rezul'taty etih izmerenii fonovogo izlucheniya vpervye stali izvestny, Zel'dovich usomnilsya v ih dostovernosti, poskol'ku, po ego mneniyu, v takom sluchae galaktiki nikak ne smogli by vozniknut'.

Reshenie predlozhil nash dobryi drug i kollega Chernin. Ego raschety pokazali, chto esli temnaya materiya sostoit ne iz obychnogo veshestva (iz kotorogo postroeny zvezdy, planety i my sami), a, naprimer, iz neitrino, to takoi neitrinnyi gaz osvobozhdaetsya ot vliyaniya goryachego izlucheniya na gorazdo bolee rannei stadii razvitiya Vselennoi, i rost v nem fluktuacii plotnosti mozhet nachat'sya ran'she, chem v obychnom gaze. Osobennost' neitrino sostoit v tom, chto oni ochen' slabo vzaimodeistvuyut s obychnym veshestvom i izlucheniem. K tomu vremeni, kogda obychnoe veshestvo mozhet tol'ko nachat' kondensirovat'sya, neitrinnyi gaz uzhe obrazuet pole plotnosti s dostatochnym kontrastom.

Eti rezul'taty vpervye obsuzhdalis' v 1981 godu v Talline na konferencii «Vozniknovenie struktury Vselennoi», v kotoroi vnov' uchastvovali vse vedushie teoretiki i nablyudateli – kak fiziki, tak i astronomy. Etu konferenciyu mozhno schitat' kraeugol'nym kamnem v zarozhdenii novoi oblasti nauki: astrofiziki elementarnyh chastic (astroparticle physics). Na zaklyuchitel'nom bankete Zel'dovich vystupil s vdohnovennoi rech'yu. Sredi prochego, on skazal:

«Nablyudateli bessonnymi nochami napryazhenno rabotayut, chtoby sobrat' novye dannye. Teoretiki interpretiruyut nablyudeniya, chasto oshibayutsya i nachinayut snachala; i lish' izredka nastupaet moment prosvetleniya. Segodnya nastupil odin iz teh redkih momentov, kogda nami ovladelo svyashennoe chuvstvo, chto my napali na sled tain prirody».

Temnaya materiya neobhodima dlya vozniknoveniya galaktik. Etot primer – zamechatel'noe svidetel'stvo togo, kak teoretiki otnosyatsya k nablyudatel'nym dannym. V svoe vremya eto otnoshenie sformuliroval odin iz vedushih teoretikov 20-go veka Eddington: «Ni odin rezul'tat eksperimenta nel'zya vosprinimat' vser'ez do teh por, poka emu ne naideno teoreticheskoe ob'yasnenie».

Paru let spustya vyyasnilos', chto neitrino – ne luchshie kandidaty na rol' temnoi materii. Okazalos', chto neitrinnyi gaz ne mozhet obrazovat' skopleniya men'shih razmerov, chem bol'shie skopleniya i sverhskopleniya galaktik. Koncepciya neitrinnoi Vselennoi ne mozhet ob'yasnit' tonkuyu strukturu sverhskoplenii i sushestvovanie galaktik. Raznye teoretiki predlagali drugie modeli dlya ob'yasneniya tonkoi struktury sverhskoplenii, naprimer, model' holodnoi temnoi materii, sostoyashei iz poka neizvestnyh slabo vzaimodeistvuyushih chastic. Teoreticheskoe obosnovanie holodnoi temnoi materii predlozhili Blyumental', Faber, Primak i Ris v 1984 godu. Astronomicheskoe soobshestvo prinimaet takuyu koncepciyu po sei den'. No etim istoriya temnoi materii eshe ne zakanchivaetsya. Vmeste s proyasneniem ee kosmologicheskoi roli na povestke dnya poyavilsya novyi vopros: struktura Vselennoi.

10. Tyravere v semidesyatyh

V nachale semidesyatyh godov vser'ez nachal obsuzhdat'sya vopros o razdelenii Instituta fiziki i astronomii na dva uchrezhdeniya i o sozdanii samostoyatel'nogo astronomicheskogo instituta. Pri etom bylo vazhno chislo doktorov: ono opredelyalo uroven' instituta i tem samym razmer zarplaty. Iz nashih astronomov doktorskaya stepen' byla tol'ko u Kippera, poetomu stala aktual'noi zashita doktorskih dissertacii. Kipper predlozhil mne oformit' moi predydushie nauchnye raboty kak doktorskuyu. Vidimo, on uzhe i ne nadeyalsya na Kuzmina: ot togo uzhe davno zhdali stepeni, no Kuzmin vse medlil.

Ya obdumal predlozhenie Kippera i reshil, chto nikak ne dolzhen obhodit' svoego uchitelya. No kak ubedit' Kuzmina napisat' doktorskuyu? Svoi nahodki Kuzmin obychno delal v korotkie promezhutki ochen' intensivnyh razmyshlenii. Odnako oformlenie rabot zanimalo u nego mnogo vremeni. Nemalo rezul'tatov tak i ostalis' v stole, poskol'ku Kuzmin ne mog sobrat'sya i napisat' stat'yu. Tak zhe obstoyali dela i s doktorskoi. On nikak ne mog mobilizovat'sya i napisat' ee. Otgovarivalsya Kuzmin tem, chto dlya nego interesnee uglublyat'sya v slozhnye problemy, a ne pisat' tolstye toma, gde net uzhe nichego novogo. Kak zhe byt' s dissertaciei? My posovetovalis' s molodymi kollegami i reshili: opublikovannye raboty Kuzmina nastol'ko horoshi, chto ih mozhno schitat' glavami kompaktnoi doktorskoi raboty. Kuzminu my skazali, chto budem sobirat' dissertaciyu iz ego statei. Poskol'ku v te vremena trebovalos' predstavit' tom s oformlennoi doktorskoi rabotoi, to nuzhno bylo perepechatyvat' stat'i zanovo. Kuzmin pootnekivalsya, no, nakonec, soglasilsya. Odnako kogda Kuzmin stal perechityvat' svoi rannie raboty, u nego to i delo voznikali novye idei, kotorye on oformil kak dopolneniya k glavam. Rabota shla tak: Kuzmin sidel polnochi i pisal svoi dopolneniya; k utru oni lezhali na stole, a my pytalis' kak-to razobrat' karakuli i perepechatyvali ih. K obedu poyavlyalsya maestro i perechityval tekst, shedroi rukoi vnosya novye dopolneniya. Zatem tekst snova otpravlyalsya na perepechatku. Etot process shodilsya dovol'no bystro. Primerno za polgoda byl gotov unikal'nyi trud. K sozhaleniyu, ból'shaya chast' etih dopolnenii ne opublikovana do sih por. Tak ili inache, zashita proshla ochen' uspeshno, i opponentam vnov' prishlos' priznat' isklyuchitel'no vysokii uroven' rabot Kuzmina.

Kogda Kuzmin zashitil svoyu rabotu, ya tem zhe metodom oformil svoyu doktorskuyu dissertaciyu. Ból'shaya chast' glav sostoyala iz rannih rabot, a v novye glavy voshli poslednie rezul'taty po evolyucii galaktik. Moya zashita v marte 1972 goda takzhe proshla horosho. K sozhaleniyu, u menya novye glavy tozhe zaderzhalis' v stole. Raboty pribyvalo, i nekotorye pionerskie rezul'taty v oblasti evolyucii galaktik tak i ne byli opublikovany.

V konce shestidesyatyh issledovanie stroeniya galaktik prodvinulos' ochen' znachitel'no, i voznikla ochevidnaya potrebnost' privlech' k rabote molodyh astronomov, chtoby glubzhe izuchat' voznikavshie problemy. Do teh por, sleduya nashemu planu razvitiya, vse molodye uchenye pristupali k zvezdnoi fizike. Teper' zhe prishlo vremya zadeistvovat' vtoroi etap plana. Vmeste s Grigoriem Kuzminym my otpravilis' na razgovor s Kipperom i poprosili razresheniya nachat' podgotovku studentov dlya izucheniya galaktik. K nashemu udivleniyu, Kipper skazal, chto esli my predstavim svoyu programmu na institutskom sovete, to on vystupit protiv. My byli izumleny, ved' rech' shla ob ispolnenii plana, kotoryi utverdil sam direktor. No my ne hoteli sozdavat' trenii, v Tyravere ih hvatalo i ran'she. Poetomu my reshili ne reklamirovat' shiroko nashu programmu, no potihon'ku vse-taki osushestvlyat' ee. My vystupali pered studentami-fizikami s dokladami o novyh problemah stroeniya galaktik, i eto srabotalo. Tak cherez nekotoroe vremya k nashei teme prisoedinilas' pervaya molodezh': Erik Tago, Yaan Vennik, Ants Kaazik i Peeter Traat, paru let spustya za nimi posledoval Urmas Haud, on prishel na podmogu k Ennu Saaru i Yaaku Yaaniste, uzhe rabotavshim v gruppe teoreticheskoi astrofiziki.

Vskore issledovanie galaktik stalo nashim osnovnym napravleniem, a zvezdnaya statistika i dinamika (predstavlennye Grigoriem Kuzminym, Heino Eelsalu, Mihkelem 'yeveerom i Yulo-Il'marom Veltmanom) otoshli na zadnii plan. V to vremya iz samostoyatel'noi issledovatel'skoi gruppy obychno sozdavali otdel'nyi sektor. O sozdanii sektora galakticheskoi fiziki rukovodstvo ne hotelo ponachalu dazhe slyshat'. Pri sostavlenii rezyume naibolee znachitel'nyh rezul'tatov nauchnoi raboty voznikla polemika: mozhno li schitat' znachitel'nym rezul'tatom reshenie problemy temnoi materii? Akselyu Kipperu eto kazalos' «pogonei za modoi» i «epigonstvom». Lish' kakoe-to vremya spustya, kogda poyavilis' rezul'taty po strukture Vselennoi, nashu gruppu pereoformili v sektor galakticheskoi fiziki. Pozzhe ona, vmeste s gruppoi zvezdnoi statistiki, prevratilas' v otdel kosmologii. Lish' posle togo, kak k nashim rabotam prishlo mezhdunarodnoe priznanie, oni byli polnost'yu priznany i v observatorii. Nashu deyatel'nost' aktivno podderzhival direktor Vyaino Unt, kotoryi horosho chuvstvoval razvitie sovremennoi nauki. No i ego zhizn' ne byla prostoi, ved' on popal mezh dvuh ognei: s odnoi storony, on videl nashi rezul'taty, s drugoi – ne mog ignorirovat' mnenie astronomov, stoyavshih na klassicheskih poziciyah.

Eti obstoyatel'stva ne umen'shayut rol' Akselya Kippera kak sozdatelya observatorii v Tyravere. V sovetskoe vremya on byl, ochevidno, odnim iz luchshih nauchnyh organizatorov v Estonii. Opisannye sobytiya pokazyvayut ego chelovecheskuyu storonu: dazhe u luchshih iz nas est' svoi nedostatki. Vzglyady Kippera na nauku sformirovalis' v 1930-e gody, kogda samym sovremennym razdelom astronomii byla fizika zvezdnyh atmosfer. V to vremya izuchenie galaktik ne schitalos' astrofizikoi, a nablyudatel'noi kosmologii v nyneshnem ponimanii ne sushestvovalo vovse. Nesmotrya na neskol'ko skepticheskoe otnoshenie k noveishim napravleniyam v kosmologii, Kipper ne prepyatstvoval ih razvitiyu. Odnazhdy on vyrazil svoe otnoshenie k razlichnym napravleniyam v observatorii takimi slovami: «Pust' rascvetayut sto cvetov, my ne znaem napered, kakoi iz nih prineset kogda-nibud' samyi luchshii plod». Takoi podhod ne vsyudu vstretish'.

11. Vopros Zel'dovicha

Pervaya vstrecha tartuskih astronomov s Zel'dovichem sostoyalas' eshe v 1962 godu. Togda v Tyravere prohodila letnyaya shkola, kotoroi rukovodil Zel'dovich. On tol'ko chto pereshel v grazhdanskuyu nauku, a do togo paru desyatiletii uchastvoval v sozdanii noveishei voennoi tehniki. Ego idei legli v osnovu konstrukcii «Katyush», sygravshih stol' bol'shuyu rol' vo Vtoroi mirovoi voine. On byl odnim iz otcov sovetskih atomnoi i vodorodnoi bomb. V 1960 godah Zel'dovich pochuvstvoval interes k eshe bolee masshtabnym yavleniyam – ego zainteresovalo vozniknovenie Vselennoi v rezul'tate Bol'shogo vzryva. Zel'dovich sobral vokrug sebya gruppu talantlivoi molodezhi i nachal izuchat' processy, proishodyashie vo Vselennoi. Rost gravitacionnyh vozmushenii v hode evolyucii byl imenno ego ideei, kak i mnogie drugie dogadki. V nachale 1960-h Zel'dovich eshe ostavalsya storonnikom gipotezy, soglasno kotoroi pervonachal'no holodnaya Vselennaya razogrelas' v hode posleduyushei evolyucii. Kogda prishlo izvestie ob otkrytii fonovogo kosmicheskogo izlucheniya, Zel'dovich ponyal, chto eto izluchenie doshlo do nas iz goryachei Vselennoi, i bystro pereorientirovalsya.

Letnyaya shkola, proshedshaya v 1962 godu v Tyravere, byla pervoi v ryadu podobnyh shkol i seminarov. Moskovskie teoretiki s udovol'stviem priezzhali k nam, zdeshnyaya bolee svobodnaya atmosfera i bolee «zapadnaya» sreda zametno raznoobrazili ih moskovskuyu suetu. Tak, nashim chastym gostem byl Iosif Shklovskii, avtor mnogih original'nyh idei i odin iz sozdatelei sovremennoi astrofiziki. Seminary soprovozhdalis' vecherami u kostra, gde Shklovskii chasto pel s molodezh'yu pod gitaru russkie, a takzhe starye tyuremnye pesni, kotorye byli v to vremya ves'ma populyarny.

Tartuskie astronomy podhodili k probleme, skoree, s klassicheskih pozicii. Primerami dlya nas sluzhili moskovskie i leningradskie svetila: v oblasti galaktik, naprimer, Pavel Parenago, a v fizike zvezd – Viktor Sobolev. Poetomu, nesmotrya na letnie shkoly, s novymi moskovskimi teoretikami u nas tesnoe sotrudnichestvo ne naladilos'. Nauchnye srazheniya proishodili v Moskve dvazhdy v mesyac na ob'edinennyh astrofizicheskih seminarah pod rukovodstvom Zel'dovicha. Eti seminary poseshali astronomy i iz drugih nauchnyh centrov. Vystuplenie na seminare u Zel'dovicha bylo znakom bol'shogo priznaniya, lish' posle nego novichka s okrainy prinimali v gruppu «svoih». Moe pervoe vystuplenie na seminare u Zel'dovicha sostoyalos' v konce 1971 goda – ya dokladyval svoi rezul'taty modelirovaniya galaktik i rasskazyval o paradokse massy. U menya togda eshe ne bylo opyta vystupleniya na etih seminarah, i ya sovershil takticheskuyu oshibku: ved' togda paradoks massy eshe ne byl razreshen. No nichego uzhasnogo ne sluchilos'; tak ili inache, predstavitelei nashei kosmologicheskoi gruppy i v dal'neishem priglashali na zimnie shkoly, kotorye planovo provodilis' na gornyh kurortah Kavkaza.

V yanvare 1972 goda na zimnei shkole ya vystupal s dokladom o stroenii galaktik. Doklad udalsya. Posle nego Zel'dovich pozval menya k sebe i predlozhil sotrudnichestvo. V to vremya razrabatyvalis' tri razlichnyh scenariya obrazovaniya galaktik. Teoriya Zel'dovicha osnovyvalas' na gravitacionnoi neustoichivosti, kotoraya uvelichivaet kontrast plotnosti i vedet k obrazovaniyu ploskih struktur, nazvannyh Zel'dovichem «blinami». Vtoruyu teoriyu razvival v Moskve Leonid Ozernoi, v nei vazhnuyu rol' igralo turbulentnoe dvizhenie veshestva. Ostraya bor'ba na seminarah u Zel'dovicha proishodila v osnovnom mezhdu storonnikami etih dvuh teorii. Tret'yu teoriyu razvival v Prinstonskom universitete Dzhim Piblz. Soglasno ego teorii, struktura Vselennoi sformirovalas' putem posledovatel'nogo rozhdeniya ierarhii uplotnenii: ponachalu voznikli nebol'shie uplotneniya razmerom so zvezdnye skopleniya, iz nih voznikli galaktiki, a iz galaktik – skopleniya galaktik. Zel'dovich prosil nas pomoch' s analizom nablyudatel'nyh dannyh. Trebovalos' naiti podtverzhdeniya tomu ili inomu scenariyu.

V to vremya u nas ne bylo nikakogo opyta v nablyudatel'noi kosmologii, i ponachalu my ne ponimali, kak podoiti k probleme. Konechno, v nashei gruppe bylo dvoe soobrazitel'nyh molodyh lyudei, poluchivshih kosmologicheskuyu podgotovku: Enn Saar i Yaak Yaaniste. Oni byli sil'nymi teoretikami, no im pochti ne prihodilos' stalkivat'sya s nablyudatel'nym materialom po kosmologii.

Cherez kakoe-to vremya my vspomnili svoi rannii opyt, poluchennyi pri izuchenii stroeniya galaktik. V osnove issledovanii Rootsmyae lezhala ideya o tom, chto zvezdnye populyacii dolgoe vremya sohranyayut svoyu prostranstvennuyu strukturu i kinematicheskie harakteristiki. Poetomu, issleduya eti svoistva, mozhno delat' vyvody ob obrazovanii i razvitii populyacii. Analogichnye idei ispol'zovali amerikanskie astronomy Eggen, Sendidzh i Linden-Bell (kotoryi kak raz v eto vremya neskol'ko let zanimalsya nauchnoi rabotoi v Kalifornii; pozzhe on rabotal v Kembridzhskom universitete v Anglii). Bylo yasno, chto chem bol'she kosmicheskie struktury, tem medlennee proishodit ih evolyuciya. Poetomu bol'shie struktury dolzhny sohranyat' te svoi osobennosti, kotorymi oni obladali pri svoem vozniknovenii na rannih etapah evolyucii Vselennoi. Eto mozhno pokazat' na prostom primere: srednie otnositel'nye skorosti galaktik sostavlyayut okolo neskol'kih soten kilometrov v sekundu (rech' ne o skorosti, svyazannoi s rasshireniem Vselennoi, a o skorosti otnositel'no rasshiryayusheisya Vselennoi). Soglasno sovremennym dannym, vozrast Vselennoi – okolo 15 milliardov let. Otsyuda netrudno naiti, chto galaktika, letyashaya so srednei skorost'yu, uspevaet udalit'sya ot mesta svoego rozhdeniya lish' na neskol'ko megaparsek. Esli by vo Vselennoi imelis' eshe bolee krupnye struktury, ih stroenie do sih por ves'ma malo otlichalos' by ot pervonachal'nogo.

Inymi slovami, teper' my mogli sformulirovat' zadachu Zel'dovicha tak: sushestvuyut li vo Vselennoi kakie-nibud' uporyadochennye i dostatochno bol'shie struktury? Kogda nam stala yasna postanovka zadachi, to vspomnilas' i drugaya vesh': my uzhe obnaruzhili izvestnye zakonomernosti v raspredelenii karlikovyh galaktik. A imenno, karlikovye galaktiki raspolagayutsya v prostranstve ne odnorodno, a skaplivayutsya poblizosti gigantskih galaktik. K tomu vremeni v gruppe Zel'dovicha uzhe byli polucheny pervye chislennye raschety evolyucii struktury. Dlya vychislenii primenyalis' samye bol'shie na tot moment EVM, kotorye pozvolyali otslezhivat' dvizhenie primerno tysyachi tochechnyh mass. Dlya sravneniya: na sovremennom personal'nom komp'yutere mozhno rasschitat' evolyuciyu ansamblya primerno iz 17 millionov chastic! Uzhe pervye vychisleniya pokazali, chto v hode evolyucii tochechnye massy skaplivayutsya v bolee plotnyh oblastyah, kotorye obrazuyut yacheistuyu strukturu; vnutri yacheek plotnost' tochek nizhe. Poetomu my mogli rassmatrivat' nashu zadachu eshe konkretnee: sushestvuyut li predskazannye komandoi Zel'dovicha uplotneniya («bliny») i razrezhennye oblasti mezhdu nimi?

Teper' v nashu rabotu byla uzhe vovlechena vsya gruppa kosmologov i issledovatelei galaktik. Odna iz vozmozhnostei sostoyala v ispol'zovanii v kachestve indikatorov struktury skoplenii galaktik, opisannyh Cvikki: k tomu vremeni kak raz byl izdan sostavlennyi im pyatitomnyi katalog galaktik i ih skoplenii. Cvikki schital skopleniyami takzhe nebol'shie gruppy galaktik, kotorye vypali iz kataloga skoplenii Abelya, izdannogo neskol'kimi godami ranee. Poetomu my nadeyalis', chto s pomosh'yu skoplenii Cvikki udastsya luchshe opisat' bol'shuyu strukturu. V seredine 1970-h godov poyavilis' pervye katalogi galaktik, gde privodilis' rasstoyaniya. S ih pomosh'yu my nadeyalis' opredelit' rasstoyaniya do skoplenii Cvikki. Rezul'taty my predstavili ob'emnoi model'yu. Skopleniya my izobrazili plastmassovymi sharikami; ih povesili na derevyannoi rame v kabinete Saara i Yaaniste. K rame my prikrepili setku iz millimetrovoi bumagi, chtoby proshe bylo opredelyat' koordinaty. Saar i Yaaniste byli glavnymi vdohnovitelyami i sozdatelyami etoi modeli.

Kogda my povesili shariki, nas postiglo razocharovanie. Rasstoyanie do mnogih skoplenii ne udalos' opredelit'. Eti skopleniya my povesili na sfere postoyannogo radiusa, chtoby hotya by zafiksirovat' napravlenie na skoplenie: ono ne zavisit ot rasstoyaniya. Tut i tam byli vidny uplotneniya, ochevidno, sverhskopleniya. Odnako nikakogo poryadka v ih raspredelenii naiti ne udalos'. V modeli preobladali skopleniya, rasstoyaniya do kotoryh ostavalis' neizvestnymi.

V eto zhe vremya nash kollega Mihkel' 'yeveer sobral dannye kak po skopleniyam i gruppam galaktik, tak i po otdel'nym galaktikam. Chtoby poluchit' vizual'nuyu kartinu raspredeleniya, Mihkel' ispol'zoval drugoi priem. On nanes izuchaemye ob'ekty na risunki v polyarnyh koordinatah. Eti risunki mozhno sravnit' s kruzhkami narezannogo apel'sina. V centre risunka nablyudatel', v nashem sluchae nasha Galaktika, a galaktiki i skopleniya raspolozheny na rasstoyaniyah ot centra, proporcional'nyh ih rasstoyaniyam do nashei Galaktiki. Pri etom polozhenie ob'ekta sootvetstvuet ego polozheniyu na nebosvode. Mihkel' 'yeveer sdelal mnogo takih otnositel'no tonkih srezov, poetomu, sravnivaya risunki, mozhno bylo legko razlichit' prostranstvennoe raspredelenie sistem galaktik. Odin iz takih srezov – pravda, v pryamougol'nyh koordinatah – izobrazhen na Ris. 10, gde nablyudatel' (Galaktika) raspolagaetsya v centre.

Ris. 10. Skopleniya galaktik izobrazheny v vide bol'shih diskov, gruppy galaktik – polymi kruzhkami, galaktiki – tochkami, aktivnye galaktiki – krestami. V centre nahoditsya sverhskoplenie v Deve, pokazany sverhskopleniya v Volosah Veroniki (Coma), v Persee i v Gerkulese. Mezhdu skopleniyami nahodyatsya cepochki galaktik, mestami vidny pustoty, gde galaktik net. Rasstoyaniya dany v parsekah i svetovyh godah. Rasstoyanie ot nas do sverhskopleniya Coma okolo 70 Mpk, a do sverhskopleniya v Gerkulese – primerno 100 Mpk.

Ris. 11. Chislennaya model' zarozhdeniya struktury Vselennoi. Vidno koncentrirovanie chastic v blinoobraznye uplotneniya, mezhdu uplotneniyami plotnost' chastic ochen' mala (Doroshkevich, Shandarin i Novikov, 1975).

Na risunkah brosalas' v glaza sleduyushaya zakonomernost': kak galaktiki, tak i skopleniya i gruppy sobirayutsya v sistemy, kotorye mozhno nazvat' sverhskopleniyami. Prostranstvo mezhdu sverhskopleniyami pochti pusto, tam net ni galaktik, ni skoplenii.

Uspeh nas okrylil. My ostavili nashu model' s sharikami i sosredotochili vnimanie na detal'nom izuchenii srezov, predlozhennyh Mihkelem 'yeveerom. Eti srezy byli sdelany dlya vsego nebosvoda i pokazyvali obshee polozhenie galaktik. Osobogo vnimaniya zasluzhivalo sverhskoplenie v sozvezdii Perseya. V etoi oblasti ne bylo drugih blizkih sverhskoplenii, poetomu mezhdu sverhskopleniem v Persee i nami v prostranstve ne bylo galaktik: eta oblast' predstavlyala soboi bol'shuyu pustotu. Takim obrazom, otkryvalas' vozmozhnost' ves'ma detal'no issledovat' stroenie samogo sverhskopleniya v Persee.

Uzhe v 1975 godu my s Zel'dovichem obsuzhdali, ne prishlo li vremya sozvat' predstavitel'nuyu konferenciyu dlya obsuzhdeniya novyh kosmologicheskih problem. Do sih por my vstrechalis' tol'ko na vsesoyuznyh konferenciyah. Nesmotrya na znachitel'nuyu predstavitel'nost' etih konferencii v poslednee vremya, na nih ne bylo gostei iz angloyazychnogo mira. Ponachalu my vzveshivali, ne posvyatit' li konferenciyu obsuzhdeniyu temnoi materii, odnako v to vremya astronomicheskoe soobshestvo v celom eshe ne vosprinyalo etu koncepciyu. Poetomu Zel'dovich pozhelal, chtoby tematika byla neitral'nee. Togda my predlozhili variant «Makrostruktura Vselennoi». Chtó v deistvitel'nosti predstavlyaet soboi makrostruktura, ne bylo eshe yasno, no u nas pered glazami stoyal primer drugih konferencii, posvyashennyh makrostrukture Galaktiki. Po sovetu Zel'dovicha, my predlozhili provesti konferenciyu v Talline. V to vremya pri poezdkah za granicu dlya sovetskih astronomov deistvovali ogranicheniya. Poetomu, chtoby v konferencii aktivno uchastvovali astronomy Vostoka i Zapada, ee nuzhno bylo provesti v predelah Sovetskogo Soyuza. Tehnicheskaya organizaciya takogo meropriyatiya v Moskve ili drugih krupnyh centrah okazalas' by chereschur slozhnoi. Glavnuyu rol' v nauchno-organizacionnom komitete konferencii poluchil angliiskii astronom Mal'kol'm Longeir, kotoryi dolgoe vremya stazhirovalsya v Moskve, horosho govoril po-russki i byl znakom s tematikoi i stilem seminarov Zel'dovicha.

Odnako u nas ne bylo opyta v organizacii takih krupnyh meropriyatii. My sozdali tehnicheskii organizacionnyi komitet, kotoryi stali v shutku nazyvat' «Glavsimpstroi». Razdali zadaniya, sobrali lyudei dlya podgotovki auditornogo oborudovaniya, dlya organizacii kul'turnoi programmy, transporta, rasseleniya gostei, i t. p. Kak pozzhe govorili i otmechali uchastniki konferencii v svoih zametkah, nikomu iz nih ne dovodilos' byvat' na stol' horosho organizovannom meropriyatii. Sostoyalis' furshet po povodu otkrytiya, zaklyuchitel'nyi banket, mnozhestvo koncertov, poseshenie muzeya pod otkrytym nebom, i proch. Poskol'ku ból'shaya chast' russkoyazychnyh uchastnikov ne vladela angliiskim v dostatochnoi mere, byl predusmotren postoyannyi anglo-russkii sinhronnyi perevod. Na predydushih mezhdunarodnyh konferenciyah v SSSR (po krainei mere astronomicheskih) doklady chitalis' na russkom yazyke, poskol'ku mnogie prosto ne znali drugogo. Na nashei konferencii vse doklady i diskussii byli na angliiskom.

12. Sverhskopleniya, pustoty i cepochki

Po hodu konferencii vyyasnilos', chto ee gvozdem stalo stroenie sverhskoplenii. Pervym slovo po etoi teme vzyal izvestnyi issledovatel' galaktik Dzhordzh Abel'. No v ego doklade ne bylo nichego principial'no novogo. Sleduyushim vystupil Brent Talli, izvestnyi nablyudatel', kotoryi s pomosh'yu radionablyudenii opredelil rasstoyaniya do mnogih galaktik v Mestnom sverhskoplenii. Chtoby poluchit' ego prostranstvennuyu kartinu, Talli ispol'zoval prostoi priem: on zastavil izobrazhenie sverhskopleniya vrashat'sya na ekrane komp'yutera, chto sozdavalo illyuziyu trehmernogo prostranstva. Pozzhe issledovateli sverhskoplenii regulyarno pol'zovalis' etim priemom. Fil'm, podgotovlennyi Talli, pokazal, chto Mestnoe sverhskoplenie sostoit iz cepochek galaktik, kotorye razvetvlyayutsya ot central'nogo skopleniya v sozvezdii Devy. V prostranstve mezhdu cepochkami galaktik ne bylo vidno. Eta kartina sil'no napominala poluchennoe nami izobrazhenie sverhskopleniya v Persee. Stroenie Mestnogo sverhskopleniya galaktik uzhe mnogo let izuchal amerikanskii astronom Zherar de Vokuler, kotoryi takzhe uchastvoval v konferencii. On vvel koordinaty v sisteme Mestnogo sverhskopleniya, opredelyaemye samoi plotnoi splyusnutoi ego chast'yu. Vokuler ne obnaruzhil togo, chto galaktiki sobirayutsya v cepochki: rasstoyaniya do galaktik byli izvestny v to vremya eshe s ochen' nizkoi tochnost'yu.

Teper' nastal nash chered. My uzhe zametno prodvinulis' v tshatel'nom issledovanii sverhskopleniya v Persee i ego okrestnostei, i potomu imeli ochen' horoshee predstavlenie o seti skoplenii v celom. Galaktiki v sverhskoplenii Perseya obrazuyut dlinnuyu cepochku, na kotoroi v vide uplotnenii nanizany skopleniya i gruppy galaktik. Cepochka nahoditsya na rasstoyanii bolee 50 Mpk (megaparsek) ot nas, esli pri masshtabirovanii rasstoyanii vo Vselennoi prinyat' znachenie postoyannoi Habbla 100 km/(s Mpk). Cepochka raspolagaetsya pochti perpendikulyarno luchu zreniya. Osobenno harakterno to, chto cepochka ochen' tonka, ee tolshina ravna poperechniku odnogo skopleniya. Nizhe i vyshe cepochki (s tochki zreniya nazemnogo nablyudatelya) galaktik net voobshe, pered nei i za nei – tozhe. Takim obrazom, cepochka predstavlyaet soboi nitevidnoe obrazovanie, okruzhennoe pustotoi. Pri etom ee dlina ochen' velika – bolee sta megaparsek. Na odnom konce cepochki nahoditsya central'noe skoplenie sverhskopleniya v Persee, dalee hod sverhskopleniya prosledit' nevozmozhno, ego zagorazhivaet Mlechnyi put'. Vtoroi konec cepochki protyagivaetsya do sleduyushego sverhskopleniya, kotoroe nahoditsya neskol'ko blizhe k nam. Drugaya cepochka skoplenii delaet oborot vokrug pustoty, nahodyasheisya za sverhskopleniem v Persee, i obrazuet sleduyushee sverhskoplenie pozadi etoi pustoty, na rasstoyanii primerno 150 Mpk.

No etim cepochka skoplenii ne zakanchivaetsya. Sravnenie raspolozhennyh ryadom srezov pokazalo, chto cepochki galakticheskih skoplenii obrazuyut pochti nepreryvnuyu set'. Tut i tam v seti vstrechayutsya bolee plotnye uzly, gde koncentriruetsya bol'she galaktik. Eti uplotneniya i mozhno rassmatrivat' kak sverhskopleniya. V svoyu ochered', sverhskopleniya razvetvleny, pomimo skoplenii, v nih imeetsya mnozhestvo galaktik, kotorye, odnako, ne razbrosany sluchainym obrazom, a sami obrazuyut cepochki. Set' iz sverhskoplenii, obrazuyushih ih cepochek i pustot mezhdu nimi byla ves'ma blizka k teoreticheskomu raspredeleniyu, naidennomu gruppoi Zel'dovicha. Dlya oboznacheniya etoi seti my ispol'zovali termin «yacheistaya struktura Vselennoi».

Vskore posle nas vystupili Tifft i Tarengi, kotorye issledovali stroenie sverhskoplenii v Volosah Veroniki i v Gerkulese. Eti dokladchiki takzhe podtverdili sushestvovanie sverhskoplenii i pustot. Otkrytie sverhskoplenii i obnaruzhenie pustot kak raz i stali gvozdem konferencii. Mal'kol'm Longeir podvel itog ee rezul'tatam: «Dumayu, chto samye vazhnye otkrytiya, dolozhennye na etoi konferencii, – eto cepochki galaktik, kotorye obrazuyut prostranstvennuyu set' napodobie kruzheva, i yacheistoe stroenie Vselennoi v celom».

Do toi pory sredi astronomov carilo predstavlenie, budto galaktiki i skopleniya galaktik raspolozheny v prostranstve bolee-menee sluchaino i zapolnyayut prostranstvo ravnomerno. Eta tochka zreniya opiralas' na issledovaniya vidimogo raspredeleniya galaktik, v kotorom ne nablyudalos' osobyh sgushenii ili protyazhennyh struktur s chetkimi granicami. Poetomu astronomicheskoe soobshestvo otnosilos' k nashim rezul'tatam ostorozhno. Nam bylo slozhno publikovat' svoi rezul'taty. My poslali stat'yu o sverhskoplenii v Persee i ego okrestnostyah v zhurnal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Recenzent nashel, chto nashi dovody nedostatochno ubeditel'ny, i zastavil iz'yat' vse obshie rassuzhdeniya ob yacheistoi strukture. Stat'yu udalos' opublikovat' pod malo chto govoryashim nazvaniem «Raspredelenie galaktik v Yuzhnom polusharii». Odnako paru let spustya stali prihodit' podtverzhdeniya. Amerikanskie astronomy iz 'el'skogo universiteta issledovali raspredelenie galaktik v napravlenii sozvezdiya Volopas i obnaruzhili v nem bol'shuyu razrezhennuyu oblast'. Pri podgotovke svoei stat'i oni, vybiraya podhodyashee nazvanie, pribegli k pomoshi reklamshikov, kotorye posovetovali takoi zagolovok: «Million megaparsek pustoty v sozvezdii Volopas?» Etot zagolovok deistvitel'no privlek vnimanie i proizvel ozhidaemyi effekt. No, hotya v ih v stat'e i byla ssylka na obnaruzhennuyu nami pustotu za sverhskopleniem v sozvezdii Perseya, na etu ssylku osobogo vnimaniya ne obrashali, a potomu chasto pervootkryvatelyami bol'shih pustot schitayut iel'skih astronomov.

Nashei sleduyushei zadachei bylo vyyasnit', kak mogli vozniknut' cepochki galaktik i pustoty. Soglasno predstavleniyu Zel'dovicha, veshestvo peretekaet iz razrezhennyh oblastei i skaplivaetsya v oblastyah s bol'shei koncentraciei veshestva. Oblasti skopleniya veshestva dolzhny formirovat' priplyusnutye diski vrode «blinov». Odnako nashi dannye ukazyvali na nalichie vytyanutyh v odnom napravlenii cepochek. Poetomu snachala my tshatel'no izuchili material v poiskah ploskih dvuhmernyh struktur. Otvet byl otricatel'nym: my snova i snova ubezhdalis', chto osnovnymi strukturnymi elementami yavlyayutsya cepochki galaktik, kotorye mestami obrazuyut uplotneniya, otozhdestvlyaemye so skopleniyami i gruppami. Enn Saar razvil teoriyu Zel'dovicha o formirovanii «blinov» i vyvel analiticheskoe reshenie dlya formirovaniya uplotnenii. Vyyasnilos', chto v pustotah plotnost' ubyvaet postepenno i nikogda ne stanovitsya ravnoi nulyu. Evolyuciya plotnosti v oblastyah povyshennoi koncentracii veshestva inaya. Zdes' plotnost' rastet, poka stalkivayutsya potoki chastic, vtekayushih s dvuh storon v centr oblasti. Pri etom v uproshennoi modeli plotnost' dostigaet beskonechno bol'shih velichin. Evolyuciya plotnosti v ploskih i nitevidnyh strukturah razlichna. Odnako v oboih sluchayah bol'shaya plotnost' ne prepyatstvuet udlinneniyu «blinov» i cepochek vsledstvie global'nogo rasshireniya Vselennoi. Rezul'tat Saara byl osobenno vazhen dlya ob'yasneniya prirody pustot. Poskol'ku v razrezhennyh oblastyah plotnost' veshestva povsemestno nizhe srednei plotnosti, to tam galaktiki voobshe ne mogut voznikat': veshestvo v etih oblastyah sohranyaet svoe pervonachal'noe drevnee sostoyanie.

Eti rezul'taty my predstavili v zhurnal Monthly Notices, i snova vstretili skepticheskoe otnoshenie. Recenzent nastoichivo treboval, chtoby my iz'yali iz stat'i vse teoreticheskie soobrazheniya i ogranichilis' lish' nablyudatel'nymi rezul'tatami. Odnako my ne posledovali v tochnosti vsem ukazaniyam recenzenta. Rezul'taty Enna Saara my ostavili, no bez matematicheskogo obosnovaniya: ih udalos' opublikovat' lish' bolee pyatnadcati let spustya, kogda my vernulis' k voprosu ob evolyucii pustot.

Odnako tallinskaya konferenciya 1977 goda byla proryvom v nashei rabote. Prezhde Tartuskaya observatoriya byla izvestna lish' po rabotam Struve i Epika, teper' zhe astronomicheskaya obshestvennost' uznala, chto i nyne v Tartu delaetsya vazhnaya rabota. Eto dalo nam vozmozhnost' poseshat' drugie observatorii. Astronomicheskii sovet v Moskve, kotoryi koordiniroval ne tol'ko nauchnuyu deyatel'nost' astronomov, no i ih zarubezhnye poezdki, revnostno derzhal pod svoim krylom svyazi v oblasti zvezdnoi fiziki, v kotoroi sam Astronomicheskii sovet zanimal vedushee mesto. Eti svyazi s socialisticheskimi stranami Vostochnoi Evropy byli ochen' tesnymi, chto mogli ispol'zovat' i nekotorye specialisty iz Tartu. Odnako tovarishi iz rukovodstva Astronomicheskogo soveta vsyacheski storonilis' svyazei v oblasti galakticheskoi astronomii i kosmologii. Posle tallinskoi konferencii my stali poluchat' pryamye priglasheniya i sumeli naiti sposob oformlyat' neobhodimye dlya poezdok dokumenty napryamuyu cherez otdel vneshnih snoshenii Akademii nauk SSSR, minuya tem samym Astronomicheskii sovet. Pervoi dlitel'noi komandirovkoi stala polugodovaya poezdka Enna Saara v 'el'skuyu observatoriyu v 1980 godu. Osen'yu togo zhe goda u menya poyavilas' vozmozhnost' provesti tri mesyaca v Kembridzhe, Angliya.

Tam ya prodolzhil izuchenie struktur i raspredelenie sverhskoplenii. Byval ya i na seminarah, gde s udivleniem obnaruzhil, chto ni nalichie temnogo veshestva, ni yacheistaya struktura Vselennoi eshe ne byli tam vosprinyaty. Togda ya reshil vystupit' i sdelal doklady po obeim temam. Osobenno interesnym poluchilos' obsuzhdenie doklada, posvyashennogo strukture. Chuvstvovalos', chto narod dovol'no skepticheski otnositsya k nashim rezul'tatam. Nakonec, vstal Maikl Foll i skazal: «Vse eto zamechatel'no, no mne hotelos' by znat', chem ob'yasnyaetsya poyavlenie pustot i sverhskoplenii?» Tut snova proyavilsya podhod Eddingtona: rezul'tatam nablyudenii nel'zya verit' prezhde, chem poyavitsya ob'yasnyayushaya ih teoriya. Ya otvetil Follu: «Moya zadacha – issledovat' deistvitel'nuyu strukturu, a ob'yasnyat' ee – zabota teoretikov».

Bylo ochevidno, chto nashim rezul'tatam ne poveryat, poka my ne naidem bolee ubeditel'nye podtverzhdeniya obnaruzhennym novym svoistvam struktury i ne sumeem luchshe ob'yasnit' ee vozniknovenie.

13. V poiskah novyh podtverzhdenii

V poiskah kolichestvennyh harakteristik struktury nam pomog Zel'dovich. On posovetoval ispol'zovat' dlya opisaniya strukturnyh elementov klasternyi analiz – geometricheskii metod, pozvolyayushii opredelit' na nekotoroi sovokupnosti tochek shodnye ob'ekty, ili klastery. Klasternyi analiz ob'edinyaet v edinuyu sistemu vse chasticy, u kotoryh sredi chlenov klastera est' minimum odin sosed na udalenii ne bolee zadannogo predel'nogo rasstoyaniya – tak nazyvaemoe rasstoyanie blizhaishego soseda. Izmenyaya eto rasstoyanie, mozhno opredelyat' razlichnye sistemy. V sluchae ochen' nebol'shih rasstoyanii blizhaishego soseda vse chasticy v vyborke izolirovany, tak kak ih vzaimnye rasstoyaniya ne mogut byt' dostatochno maly (po krainei mere, v sluchae galaktik). Pri uvelichenii rasstoyaniya blizhaishego soseda v bolee plotnyh oblastyah galaktiki nachinayut ob'edinyat'sya v skopleniya. Snachala k skopleniyu prichislyayutsya tol'ko galaktiki, lezhashie v central'nom uplotnenii, zatem, po mere uvelicheniya rasstoyaniya blizhaishego soseda, – vse bolee dalekie ot centra galaktiki v razrezhennyh oblastyah skopleniya. Esli eshe bol'she uvelichit' rasstoyanie, to k skopleniyu nachnut prisoedinyat'sya galaktiki iz cepochek, okruzhayushih skoplenie, klaster pri etom razvetvlyaetsya. Eto obrazovanie stanovitsya central'noi chast'yu sverhskopleniya, kotoroe okruzhit skoplenie. Nakonec, pri dal'neishem uvelichenii rasstoyaniya blizhaishego soseda nastupaet moment, kogda blizkie sverhskopleniya nachinayut ob'edinyat'sya. Sverhskopleniya soedinyayutsya dlinnymi cepochkami galaktik; takie cepochki my obnaruzhili uzhe togda, kogda issledovali stroenie sverhskopleniya v Persee. Teper' my poluchili metod, kotoryi pozvolil oharakterizovat' stroenie vsei etoi seti v celom.

Vyyasnilos', chto svoistva seti, opredelennye s pomosh'yu klasternogo analiza, sil'no razlichayutsya dlya raznyh raspredelenii. Esli raspredelenie chastic sluchaino, to pri malyh radiusah blizhaishego soseda nikakie skopleniya ne obrazuyutsya, a pri uvelichenii radiusa blizhaishego soseda vse ob'ekty ob'edinyayutsya v bol'shuyu sistemu, ohvatyvayushuyu vyborku pochti celikom. Real'noe raspredelenie znachitel'no otlichaetsya ot sluchainogo, cepochki galaktik voznikayut pri men'shih znacheniyah predel'nogo rasstoyaniya, chem v vyborke so sluchainym raspredeleniem. Raspredelenie chastic, poluchaemoe iz teorii ierarhicheskogo skuchivaniya, sushestvenno otlichaetsya ot sluchainogo i ot real'nogo raspredelenii. Poskol'ku v etoi modeli ne voznikali mostiki, soedinyayushie skopleniya, to zarozhdenie sverhskoplenii proishodit zdes' pri ból'shih predel'nyh radiusah, chem sleduet iz nablyudenii.

Takim obrazom, klasternyi analiz predostavil nam kolichestvennyi metod, kotoryi pokazal yavnoe razlichie mezhdu real'nym raspredeleniem i modelyami. Model' kosmicheskih vihrei Ozernogo srazu vypala iz bor'by, poskol'ku ona ne predskazyvala nikakoi uporyadochennosti v raspredelenii galaktik. Vypala takzhe i model' Piblsa s ierarhicheskim skuchivaniem, tak kak ona ne ob'yasnyala vozniknoveniya cepochek galaktik. Ponachalu kazalos', chto pobedila model' Zel'dovicha. No vskore my nashli slabye mesta i v etoi modeli. A imenno, nash klasternyi analiz pokazal, chto nablyudatel'nye dannye svidetel'stvuyut o nalichii cepochek s razlichnym obiliem galaktik: krome bogatyh sverhskoplenii, imeyutsya i bednye, i dazhe otdel'no raspolozhennye galakticheskie cepochki. V modeli zhe Zel'dovicha voznikayut tol'ko bol'shie sverhskopleniya i pustoty mezhdu nimi, no ne tonkaya struktura mezhdu sverhskopleniyami.

V konce 1981 i v nachale 1982 goda ya byl v Evropeiskoi Yuzhnoi observatorii bliz Myunhena. Tam ya vstretil amerikanskogo astronoma Dika Millera, kotoryi uzhe mnogo let zanimalsya issledovaniem, a takzhe chislennym modelirovaniem stroeniya galaktik. Nezadolgo do nashei vstrechi u nego poyavilsya interes k raspredeleniyu galaktik, i on podgotovil pervye simulyacii zarozhdeniya struktury. Chtoby oharakterizovat' raspredelenie chastic v prostranstve, on sozdaval fil'm, gde ispol'zoval (kak eto v svoe vremya delal Talli) vrashenie nabora tochek na ekrane komp'yutera dlya naglyadnogo predstavleniya celostnoi kartiny. My bystro nashli obshii yazyk i reshili, chto vmeste sdelaem fil'm o deistvitel'nom raspredelenii galaktik. Moei zadachei byla podgotovka sootvetstvuyushei vyborki galaktik, ego zadachei – sozdanie fil'ma. K tomu vremeni uzhe imelos' neskol'ko katalogov s rasstoyaniyami do galaktik, izmerennymi po krasnomu smesheniyu. Samym poleznym iz nih okazalsya katalog Garvardskoi observatorii, sostavlennyi Dzhonom Huhra. Etot katalog soderzhal vse dannye, opublikovannye v literature. Nesmotrya na nekotoruyu neodnorodnost', katalog byl sovershenno unikalen po ob'emu dannyh. K nam popala odna iz pervyh versii etogo kataloga, i my sdelali neskol'ko fil'mov, pol'zuyas' ego dannymi. Odin iz fil'mov predstavlyal vse Mestnoe skoplenie galaktik (podobno fil'mu, sdelannomu kogda-to Talli). Vtoroi fil'm ohvatyval gorazdo bol'shee prostranstvo, tak chto na okrainah byli vidny tri sverhskopleniya: Mestnoe (Deva), Coma i sverhskoplenie Gerkulesa. V centre okazyvalas' bol'shaya pustota, lezhashaya mezhdu nimi (sm. ris. 1). Fil'm yasno pokazyval nalichie tonkoi struktury v pustote mezhdu etimi skopleniyami. Lyubopytno, chto stroenie galakticheskih cepochek v centre bol'shoi pustoty ochen' napominalo stroenie samih sverhskoplenii: i te, i drugie sostoyali iz razvetvlyayushihsya nitei. Razlichie sostoyalo v masse: cepochki v sverhskopleniyah massivny, i razmer prinadlezhashih im uplotnenii sootvetstvuet skopleniyam. Cepochki galaktik v seredine bol'shoi pustoty dovol'no bedny, i v uplotneniyah raspolozheny gruppy galaktik umerennogo razmera. V fil'me takzhe bylo vidno skuchivanie bogatyh skoplenii galaktik v napravlenii ploskosti, blizkoi k ploskosti Mestnogo sverhskopleniya. Raspolozhennye v etoi ploskosti sverhskopleniya obrazuyut sloi mezhdu vysheopisannoi bol'shoi pustotoi i drugoi takoi zhe bol'shoi pustotoi, lezhashei k yugu ot nashei Galaktiki.

Osen'yu 1982 goda v Afinah sostoyalsya ocherednoi s'ezd Mezhdunarodnogo astronomicheskogo soyuza, i vsled za nim – konferenciya, posvyashennaya strukture Vselennoi. Astronomicheskii sovet Sovetskogo Soyuza vse eshe reglamentiroval uchastie v konferenciyah, lyudei raspredelyali po razlichnym meropriyatiyam, i prisutstvie odnovremenno na s'ezde i na konferencii ne razreshalos'. Poetomu Zel'dovich smog prinyat' uchastie tol'ko v s'ezde, gde on vystupal s obshei lekciei o strukture Vselennoi i o vozniknovenii etoi struktury. Eto byl pervyi raz, kogda emu razreshili poehat' v zapadnuyu stranu. Pribyv v afinskii aeroport, ya vstretil tam Zel'dovicha, kotoryi kak raz vozvrashalsya domoi. Drugih kosmologov iz SSSR na s'ezd ne pustili, oni vynuzhdeny byli ogranichit'sya konferenciei. Ya pokazal nashi fil'my i podvel itog, podcherknuv, chto vse bytovavshie togda teorii zarozhdeniya struktury stalkivayutsya s izvestnymi trudnostyami. Nedostatki ierarhicheskoi modeli byli sovershenno ochevidny, no nel'zya bylo proiti i mimo trudnostei modeli «blinov». Vo-pervyh, my nigde ne nahodili ploskih «blinoobraznyh» obrazovanii, vo-vtoryh, v modeli «blinov» otsutstvovali tonkie struktury.

Odnovremenno s podgotovkoi fil'mov i kolichestvennym opisaniem struktury my s Zel'dovichem i ego uchenikom Shandarinym podgotovili obzornuyu stat'yu v Nature. Snachala ya vybral takoi zagolovok: «Bol'shie pustoty vo Vselennoi, ili Reportazh o sozdanii mira». Poslednyaya chast' podcherkivala, chto nablyudaemaya kartina blizka k drevnei strukture. Odnako Zel'dovich pozhelal, chtoby zagolovok byl skromnee, poetomu poslednyaya chast' otpala, hotya v tekste rech' ob etom shla. V stat'e my priveli vse izvestnye nam dovody v pol'zu yacheistoi struktury i galakticheskih cepochek, a takzhe bolee pozdnie rezul'taty, poluchennye s pomosh'yu klasternogo analiza. Dalee shel razgovor o zarozhdenii struktury; my rassmatrivali trudnosti vseh modelei, vklyuchaya problemy v modeli «blinov» samogo Zel'dovicha. Pisat' etu chast' stat'i bylo trudno, tak kak Zel'dovich eshe ne razdelyal v polnoi mere kriticheskie zamechaniya, sdelannye nami v otnoshenii ego modeli. V zaklyuchenii stat'i my napisali, chto budet nevernym sprashivat', kakaya iz teorii verna; sleduet sprashivat', kakie processy priveli k vozniknoveniyu struktury. Eta stat'ya proshla horosho; do sih por eto naibolee citiruemaya iz moih rabot.

«Skelet» etoi stat'i u menya byl gotov uzhe vo vremya poezdki v Evropeiskuyu Yuzhnuyu observatoriyu. V to zhe vremya Yan Oort pisal obzornuyu stat'yu o stroenii sverhskoplenii, i on obratilsya ko mne za materialami. My reshili, chto neploho bylo by vstretit'sya i osnovatel'no obsudit' problemu. Oort pozval menya v Gollandiyu, no ya vynuzhden byl ob'yasnit' emu ekivokami, chto pravila sovetskoi byurokratii ne pozvolyayut mne ehat' v Gollandiyu. Gollandskoi vizy nedostatochno, trebuetsya eshe razreshenie sovetskih vlastei na poseshenie Gollandii, a poluchit' ego nereal'no. Poetomu my dogovorilis', chto vstretimsya, tak skazat', na neitral'noi territorii – v bonnskoi observatorii, naibolee blizkoi k Gollandii observatorii v Germanii. My vstretilis' v poslednie dni dekabrya 1981 goda. V Bonne ya sdelal doklad o nashih rezul'tatah, zatem my ves'ma osnovatel'no obsudili problemy s Oortom. On soglasilsya so vsemi nashimi dovodami, podtverzhdavshimi, chto galaktiki i skopleniya voznikayut vnutri sverhskoplenii. V protivnom sluchae nevozmozhno bylo by ob'yasnit' takie fakty, kak vytyanutost' skoplenii vdol' cepochki, k kotoroi prinadlezhit skoplenie, a takzhe prodolgovatost' v tom zhe napravlenii central'noi galaktiki skopleniya. Byli i drugie argumenty v tom zhe duhe. Vse oni ukazyvali na to, chto gipoteza ob ierarhicheskom formirovanii struktury protivorechit nablyudeniyam. Kogda my pozzhe chitali obzor Oorta, to byli priyatno udivleny tem, chto on ispol'zoval znachitel'nuyu dolyu nashih dovodov. Takim obrazom, my byli edinodushny v otnoshenii slabyh mest sushestvovavshih teorii. No bylo poka neyasno, kak dvigat'sya dal'she.

Pogovoriv s Oortom o strukture, my pereshli k modelyam. Stoyala prekrasnaya zimnyaya pogoda, i Oort upomyanul o tom, chto lyubit katat'sya na kon'kah. Inogda v Gollandii byvaet nastoyashaya zima, kanaly zamerzayut, i provoditsya kon'kobezhnyi marafon. Oort rasskazal, chto marafon – eto zdorovo. Dlina trassy – okolo 200 kilometrov, poetomu uchastniki startuyut rannim utrom v polnoi temnote. Dorozhka osveshena, i katat'sya v tishene, na prirode, sredi derev'ev – eto chudo. Kogda ya sprosil s udivleniem, neuzheli on deistvitel'no proshel vsyu trassu, Oort smushenno otvetil, chto v poslednii raz odolel lish' primerno dve treti (to est' rasstoyanie okolo dvuh nashih lyzhnyh marafonov). A bylo togda Oortu bol'she vos'midesyati let!

14. Holodnaya temnaya materiya

Trudnosti brosalis' v glaza i drugim issledovatelyam, poetomu nachalis' poiski ih resheniya. Pervymi ego predlozhili Bond, Salai i Terner, i nezavisimo ot nih Piblz. Oni predpolozhili, chto vmesto neitrino nositelyami temnoi massy mogut byt' kakie-nibud' slabovzaimodeistvuyushie chasticy s inymi svoistvami. Teoriya predlagaet neskol'ko takih vozmozhnostei, v kachestve chastic-kandidatov vydvigalis' aksiony, gravitino i fotino. Do sih por sushestvovanie etih chastic lish' predpolagaetsya. Po sravneniyu s neitrino, ih obshee svoistvo – men'shaya skorost', a potomu sostoyashuyu iz nih temnuyu materiyu stali nazyvat' holodnoi; v etoi terminologii temnaya materiya, sostoyashaya iz neitrino, dolzhna nazyvat'sya goryachei. Terminy «goryachaya i holodnaya temnaya materiya» predlozhil amerikanskii astronom Dzhoel Primak. Odnim iz pervyh novuyu vozmozhnost' dlya modelirovaniya evolyucii struktury ispol'zoval amerikanskii teoretik Adrian Melot. On rasschital modeli zarozhdeniya struktury, ishodya pri etom iz teorii kak goryachei, tak i holodnoi temnoi materii. V 1983 godu on posetil Moskvu, chtoby vstretit'sya s tamoshnimi teoretikami. Nam udalos' organizovat' ego poezdku tak, chtoby on smog posetit' i Tallin. My hoteli primenit' razrabotannyi nami klasternyi analiz dlya sravneniya obeih modelei. Vizit Melota v Tallin sostoyalsya, uchastvovali takzhe Shandarin i Klypin, kotorye zanimalis' model'nymi raschetami v moskovskoi gruppe. Pervaya popytka sravnit' dannye ne udalas': komp'yuternye faily byli slishkom bol'shimi dlya nashih EVM. Togda Enn Saar poprosil pauzu i obeshal podumat', kak optimizovat' komp'yuternuyu programmu, chtoby mozhno bylo analizirovat' modeli Melota. Emu udalos' sushestvenno uprosit' programmu, i cherez neskol'ko dnei my smogli prodolzhit' rabotu. Analiz pokazal, chto variant holodnoi temnoi materii kak osnovnogo komponenta Vselennoi sleduet rassmatrivat' ochen' ser'ezno: v etom sluchae set' sverhskoplenii i pustot razvivalas' primerno tak zhe, kak v variante s goryachei temnoi materiei, no pri etom v seti poyavlyalas' takzhe i tonkaya struktura, kotoroi v variante s goryachei temnoi materiei ne bylo. O svoih rezul'tatah my napisali stat'yu v zhurnal Physics Review Letters, gde publikuyutsya lish' raboty, soderzhashie principial'no novye s tochki zreniya fiziki rezul'taty. Stat'yu prinyali, i ona vyshla v svet v poslednie dni 1983 goda.

Rezul'taty, podobnye nashemu, poluchili i drugie issledovateli, i v 1984 godu na stranicah zhurnala Nature poyavilas' dlinnaya obzornaya stat'ya Blyumentalya, Fabera, Primaka i Risa. V etoi stat'e detal'no obosnovyvalas' koncepciya holodnoi temnoi materii. Etu stat'yu mozhno rassmatrivat' kak okonchatel'noe i, tak skazat', oficial'noe priznanie. V dal'neishem protivniki temnoi materii ostalis' v izolyacii, i ih vozrazheniya uzhe vser'ez ne vosprinimalis'. Holodnaya temnaya materiya i seichas – edinstvennyi ser'eznyi kandidat na rol' temnoi massy. Odnako eto ne oznachaet, budto my tochno znaem, chto predstavlyayut iz sebya chasticy holodnoi temnoi materii. Nesmotrya na uzhe pochti dvadcatiletnie poiski, do sih por tak i ne obnaruzheny chasticy, v kotoryh mogla by soderzhat'sya temnaya massa. Ezhegodno provodyatsya konferencii, posvyashennye etoi teme, fiziki-eksperimentatory dokladyvayut o rezul'tatah noveishih poiskov na samyh bol'shih uskoritelyah. Rezul'tata net do sih por.

15. Tyravere v vos'midesyatyh

Vse rezul'taty v oblasti struktury galaktik i Vselennoi my poluchili iz analiza nablyudenii, sdelannyh v drugih mestah. V konce 1970-h godov my pytalis' samostoyatel'no opredelyat' radial'nye skorosti galaktik, chtoby luchshe uznat' ih raspolozhenie. No pri nashem klimate poluchit' nablyudatel'nye dannye, imeyushie statisticheskoe znachenie, bylo ochen' slozhno, i vremeni na eto trebovalos' ochen' mnogo. Igra ne stoila svech. Vspomnilos' nashe byloe namerenie postroit' v yuzhnyh gorah (gde usloviya luchshe) obshuyu observatoriyu. Chtoby naiti podhodyashee mesto, v 1978 godu my stali ezdit' s ekspediciyami v Central'nuyu Aziyu, gde byli nailuchshie na territorii vsego byvshego SSSR usloviya dlya nablyudenii. Moskovskaya i drugie observatorii uzhe postroili tam svoi yuzhnye bazy. Vskore vyyasnilos', chto s obshei observatoriei nichego ne vyhodit: kazhdyi hotel sdelat' chto-to svoe. Osobenno dorogim okazyvalos' stroitel'stvo dorog i vospomogatel'nyh sooruzhenii, poetomu rasschityvat' mozhno bylo tol'ko na mesta, uzhe osvoennye drugimi. Samym dostupnym iz nih byl Maidanak v Uzbekistane, v pare soten kilometrov k yugu ot Samarkanda. Nasha podgotovka k sozdaniyu yuzhnoi bazy prohodila v celom uspeshno, no slabym mestom ostavalos' finansirovanie postroiki teleskopa. V svoe vremya finansirovanie polutorametrovogo teleskopa v Tyravere prohodilo tak: Akademiya nauk rezervirovala nekotorye kapitalovlozheniya, kotorye v te gody (1965-1975) ne smogli ispol'zovat' drugie uchrezhdeniya, v rezul'tate k koncu kazhdogo goda ostavalsya nekotoryi zapas. On i poshel na postroiku teleskopa. Teper' drugie instituty stali aktivnee, i etot istochnik ischez. Moskovskie astronomy poluchali den'gi ot voennyh, tak kak oni uchastvovali v sootvetstvuyushih issledovaniyah. My ne hoteli idti etim putem. Nakonec, nam udalos' naiti podhodyashii istochnik: v konce 1980-h otkrylas' vozmozhnost' poluchat' iz central'nyh moskovskih istochnikov finansirovanie, podobnoe nyneshnim grantam. My poluchali podderzhku v techenie neskol'kih let, obosnovyvaya svoi zaprosy neobhodimost'yu issledovat' makrostrukturu Vselennoi na osobo bol'shih rasstoyaniyah. Eti sredstva my izrashodovali na proektirovanie teleskopa v laboratorii pri Leningradskom universitete, a takzhe kupili zagotovku zerkala dlya teleskopa diametrom 2,3 metra: ona kak raz sootvetstvovala nashim potrebnostyam.

Odnako vesti dela v Srednei Azii bylo ves'ma nelegko. Poskol'ku v konce 1980-h kontakty s zagranicei uprostilis', my stali zondirovat' pochvu na predmet togo, nel'zya li razmestit' nash teleskop na Kanarskih ostrovah, gde uzhe nahodyatsya teleskopy mnogih zapadnoevropeiskih stran. Nashi plany perecherknul razval Sovetskogo Soyuza i ob'yavlenie nezavisimosti Estoniei. V novyh usloviyah my ne smogli naiti den'gi na stroitel'stvo teleskopa. U samoi Estonii sredstv ne bylo, a poluchit' ih iz vneshnih istochnikov ne udalos'.

Razvitie astronomii v poslednie gody pokazalo: potrebnost' v teleskopah dlya issledovaniya kosmologicheskih problem velika. Seichas u astronomov SShA i Yaponii est' sootvetstvuyushii proekt. No on namnogo slozhnee, chem my mogli predpolagat', nachinaya svoi proekt teleskopa paru desyatiletii nazad. Takoi proekt po silam tol'ko bol'shim gosudarstvam i soyuzam gosudarstv. Kstati, Finlyandiya uchastvuet v analogichnom konsorciume po teleskopu, sam teleskop nahoditsya na Kanarskih ostrovah. Chto kasaetsya Tartuskoi i drugih takih zhe nebol'shih observatorii, my vynuzhdeny ispol'zovat' nablyudatel'nyi material, poluchennyi v bol'shih sovmestnyh observatoriyah. U nas est' vozmozhnost' obrabotki sovremennogo nablyudatel'nogo materiala (ob'em kotorogo ochen' velik), i my mozhem vpolne uspeshno konkurirovat' s drugimi observatoriyami. Nyneshnie personal'nye komp'yutery dostigli takoi moshnosti, chto ih uzhe mozhno ispol'zovat' dlya resheniya ochen' ser'eznyh nauchnyh zadach, a ceny komp'yuterov upali do urovnya, uzhe dostupnogo v Estonii.

V nachale vos'midesyatyh godov nashi raboty poluchili mirovoe priznanie. Zatem posledovalo priznanie i na rodine: za otkrytie temnoi materii i struktury Vselennoi kollektiv avtorov poluchil premiyu Estonii, a menya izbrali chlenom estonskoi Akademii nauk. V Akademii ya skoro popal na administrativnuyu dolzhnost'. Sluchilos' eto tak. V to vremya v Akademii byli nekotorye treniya v otnosheniyah mezhdu raznymi gruppirovkami, v rezul'tate kotoryh Endelya Lippmaa ne utverdili na dolzhnost' rukovoditelya otdeleniya fiziki. V rezul'tate ya stal ispolnyayushim obyazannosti rukovoditelya otdeleniya (akademika-sekretarya), potom menya izbrali okonchatel'no, i na etoi dolzhnosti ya probyl do 1995 goda. Eti gody proshli ochen' burno kak dlya nas, tak i dlya Akademii. Uchenye Akademii aktivno uchastovali v obshestvennoi zhizni. Osobenno hotelos' by podcherknut' vklad Endelya Lippmaa. Sredi uchenyh on, nesomnenno, byl samym aktivnym boicom na peredovoi za delo Estonii. I on dobilsya uspeha: emu udalos' naiti vernye nauchnye argumenty v fosforitnoi voine [bor'be za prekrashenie razrabotki fosforitov v Estonii – prim. perev.], a potom, buduchi deputatom Verhovnogo Soveta, on sumel prizhat' protivnikov k stenke i zastavit' Moskvu priznat' sushestvovanie pakta Molotova-Ribbentropa.

Izmeneniya proizoshli i vo vnutrennei zhizni Akademii. V konce 1980-h my podgotovili novyi ustav, gde pytalis' osvobodit'sya ot sovetskogo stilya. Predsedatelem komissii po ustavu byl Erast Parmasto. Ya hotel by napomnit' istoriyu odnogo izmeneniya v ustave. V to vremya v Akademiyu ne prinyali professora Yuriya Lotmana, estonskogo uchenogo, pol'zovavshegosya naibol'shei mezhdunarodnoi izvestnost'yu. Sleduya pozhelaniyam rukovodyashih organov, akademiki gumanitarnogo otdeleniya provalili ego i predstavili svoego kandidata. Kogda podoshlo vremya obshego zasedaniya Akademii, my s kollegami stali dumat', kak pokazat' nashe nesoglasie s gumanitarnym otdeleniem. I tut rodilas' mysl', chto proshe budet blokirovat' ih kandidata. Eta ideya proneslas' po kuluaram, i kandidata ot gumanitariev provalili. V besedah my dali ponyat', chto raz Lotmana ne izbrali, to my budem blokirovat' vse drugie predlozheniya gumanitariev. Chtoby delo vyshlo vernee, v novyi ustav vpisali, chto pri vydvizhenii kandidatov v akademiki pozhelaniya otdelenii prinimayutsya vo vnimanie, odnako predlozheniya mogut ishodit' i ot drugih otdelenii. V sleduyushii raz Lotmana, nakonec, udalos' izbrat'. K sozhaleniyu, bolezn' skoro unesla odnogo iz nashih naibolee zamechatel'nyh uchenyh.

Drugoi interesnyi moment v zhizni Akademii, kotoryi hotelos' by otmetit' – eto razvitie sovremennoi biologii. V prezhnie gody v Estonii byla horosho razvita klassicheskaya biologiya. Sovremennuyu molekulyarnuyu biologiyu i gennuyu inzheneriyu nashi biologi prinimat' ne hoteli. No v Tartuskom universitete voznikla nebol'shaya gruppa entuziastov, kotoraya prinyalas' razvivat' novoe napravlenie. Skoro universitetskie ramki stali tesny, i prishlos' podumat', kak dvigat'sya dal'she. Nashi biologicheskie akademicheskie instituty ne zhelali prinimat' eti napravleniya v svoih stenah, i sootvetstvuyushie gruppy byli sozdany pri Institute fiziki i pri institute Lippmaa. No vskore i eti ramki stali tesny. Togda byl sozdan Biocentr vo glave s Richardom Villemsom. Prichem ego sozdali pri otdelenii astronomii i fiziki Akademii nauk. Den'gi, vydelennye Biocentru, nashi klassicheskie biologi pytalis' perenapravit' na sozdanie sel'skohozyaistvennogo centra. No ih obrasheniya k moskovskim vlastyam byli tak ploho obosnovany, chto glupost' zametili srazu. Poetomu den'gi poshli na Biocentr, soglasno ih celevomu naznacheniyu. Richarda Villemsa i pozzhe Marta Saarma izbrali chlenami Akademii takzhe cherez nashe otdelenie.

Vot eshe odin epizod iz zhizni Akademii nauk. Osen'yu 1988 goda v Moskve podgotovili novuyu konstituciyu SSSR, kotoraya, kak bylo zaplanirovano, sushestvenno ogranichivala prava soyuznyh respublik. Eto obespokoilo nas vseh i zastavilo polomat' golovu, chto predprinyat'. Odnazhdy vecherom mne pozvonil Val'dur Tiit, i razgovor srazu zashel ob etom. Seichas ya uzhe ne mogu vspomnit', kto iz nas pervym predlozhil, no my reshili naiti Arnol'da Ryuitelya [v te gody predsedatel' Prezidiuma Verhovnogo Soveta ESSR, v 2001-2006 prezident Estonskoi Respubliki – prim. perev.], kotoryi zhil nepodaleku ot Val'dura Tiita. My oba uzhe davno znali Ryuitelya, tak chto dlya vstrechi ne bylo nikakih diplomaticheskih prepyatstvii. Skazano – sdelano: ya poehal v Tartu, i vskore my postuchali v dver' k Ryuitelyu. My skazali s poroga, chto u nas ser'eznyi razgovor, i sprosili, mozhem li pogovorit' bez pomeh. Ryuitel' nemnogo podumal i otvel nas v saunu, skazav, chto on postroil ee svoimi rukami i chto tam ne mozhet byt' «zhuchkov». My sprosili u nego soveta: kak my mozhem pomoch' obratit' politicheskuyu situaciyu v nashu pol'zu? Vskore bylo resheno, chto naibol'shee vliyanie okazalo by sootvetstvuyushee zayavlenie, prinyatoe na obshem zasedanii Akademii.

Na sleduyushii den' ya sozval v observatoriyu vseh tartuskih akademikov, i vskore proekt obrasheniya byl gotov. Ego i prinyali za osnovu na obshem sobranii paru dnei spustya. Prisutstvovali takzhe Arnol'd Ryuitel' i Vaino Vyalyas [v te gody – 1-i sekretar' CK KP Estonii – prim. perev.] Oni ne vystupali, no vnimatel'no sledili za proishodyashim. V reshenii my sformulirovali poziciyu Akademii nauk Estonii. Eto byl pervyi shag k Deklaracii o suverenitete, prinyatoi Verhovnym Sovetom paru nedel' spustya. My pereveli nashe reshenie na russkii, i v tot zhe vecher ya pozvonil iz Tallina akademiku Andreyu Saharovu (s nim ya poznakomilsya na odnoi iz konferencii po kosmologii). On poprosil menya prochitat' nashe reshenie, chtoby poluchit' predstavlenie o nem. Konechno, ya byl uveren, chto nasha beseda zapisyvaetsya «kompetentnymi organami», no teryat' bylo nechego: nashe reshenie stalo izvestno v lyubom sluchae. Kogda pozzhe Ryuitelya i Vyalyasa prinyali v Moskve i potrebovali otcheta po delu o Deklaracii o suverenitete, im bylo legko otvetit': «Akademiya nauk tak posovetovala». Dazhe Gorbachov ne nashel, chto otvetit' na eto.

16. Temnaya energiya

V nachale 1980-h godov sem'ya tartuskih kosmologov popolnilas' neskol'kimi issledovatelyami: odin za drugim v observatoriyu prishli okonchivshie Tartuskii universitet molodye fiziki Lev Kofman, Maret Einasto, Dmitrii Pogosyan i Mirt Gramann. Lev Kofman, ochen' sil'nyi teoretik, proyavlyal interes k samomu rannemu periodu vozniknoveniya i razvitiya Vselennoi. Vmeste s moskovskimi astrofizikami Andreem Linde i Alekseem Starobinskim on razrabotal novuyu model' razvitiya Vselennoi. V osnovu etoi modeli legla ideya o tom, chto na rannem etape Vselennaya rasshiryalas' isklyuchitel'no bystro, v milliardy raz bystree, chem seichas. Tu zhe samuyu ideyu nezavisimo predlozhil amerikanskii astrofizik Alan Gut. Etu stadiyu stali imenovat' inflyaciei, tak kak, podobno obychnoi inflyacii, zdes' tozhe proishodit eksponencial'nyi rost, – tem bolee bystryi, chem bol'she tekushii razmer Vselennoi. Segodnya eta teoriya obshepriznana, tak kak ona proyasnyaet nekotorye neob'yasnimye ranee fakty, – naprimer, ochen' vysokuyu odnorodnost' rannei Vselennoi. Kofman i Pogosyan, vmeste s moskovskim teoretikom Shandarinym, nashli prostuyu analiticheskuyu model', pozvolyayushuyu rasschitat' razvitie Vselennoi, ishodya iz nachal'nyh vozmushenii. V nachale 1990-h godov Kofman i Pogosyan uehali v luchshie kraya. Segodnya oba rabotayut v Kanade v Centre teoreticheskoi astrofiziki, odnom iz vedushih sovremennyh kosmologicheskih centrov.

Kofman i Pogosyan, kak i drugie chleny nashei gruppy, poluchili vysshee obrazovanie i nauchnuyu stepen' v Tartu. Nasha praktika pokazala, chto obrazovanie, kotoroe daet Tartuskii universitet, vmeste s opytom raboty v Tartuskoi observatorii pozvolyayut uspeshno konkurirovat' s uchenymi iz luchshih zapadnyh centrov. Tak chto sovershenno neobosnovany utverzhdeniya o plohom sostoyanii nashei sistemy obrazovaniya i nameki molodym lyudyam na to, chto horoshee obrazovanie yakoby mozhno poluchit' tol'ko v zarubezhnyh universitetah. Po krainei mere, v oblasti fiziki eto ne tak. Konechno, i nash, i chuzhoi opyt pokazyvaet, chto posle okonchaniya universiteta i polucheniya doktorskoi stepeni polezno porabotat' nekotoroe vremya v zarubezhnyh nauchnyh uchrezhdeniyah, chtoby poznakomit'sya s drugim rasporyadkom raboty, s drugoi ideologiei, obzavestis' znakomstvami, i t. p.

V to vremya zadachei nashih issledovanii bylo vyyasnenie detal'nyh osobennostei struktury. My obrashali osoboe vnimanie na metody ee opisaniya, izuchali korrelyacionnuyu funkciyu galaktik i skoplenii, na funkciyu raspredeleniya pustot i na drugie statisticheskie harakteristiki struktury. Nam prinadlezhit pervenstvo v ispol'zovanii nekotoryh statisticheskih harakteristik; svoistva drugih harakteristik my utochnili. V etoi rabote uchastvovali Enn Saar, Maret Einasto i Mirt Gramann. My nachali takzhe modelirovat' razvitie struktury. Prezhde my ispol'zovali modeli, razrabotannye v drugih centrah – ponachalu gruppoi Zel'dovicha, zatem Melota. No bylo yasno, chto dlya proverki nashih idei o vozniknovenii struktury nam nuzhny sobstvennye modeli. Eta vozmozhnost' otkrylas' v 1984 godu, kogda Tartuskii universitet zakonchila Mirt Gramann. Pod rukovodstvom Enna Saara ona nachala zanimat'sya raschetom chislennyh modelei. Pervye opyty byli skromny, no vskore nam udalos' obzavestis' pervoi EVM s operacionnoi sistemoi tipa UNIX. EVM obladala dvumya megabaitami osnovnoi pamyati, chto po segodnyashnim merkam ochen' skromno. No v to vremya eto pozvolilo nam schitat' modeli s chetvert'yu milliona chastic. Primerno takimi zhe byli i modeli, razrabotannye v drugih mestah. Raschet odnogo varianta zanimal primerno mesyac, vremya ot vremeni prihodilos' sohranyat' rezul'taty i vozobnovlyat' vychisleniya pozzhe.

Pri sozdanii novoi chislennoi modeli my dolgo dumali, iz kakih nachal'nyh dannyh ishodit'. Odnu iz trudnostei predstavlyala srednyaya plotnost' veshestva vo Vselennoi. My horosho znali, chto obychnoi materii v galaktikah tak malo, chto esli ee raspredelit' ravnomerno, to ona sostavit lish' polovinu procenta ot kriticheskoi plotnosti. (V kosmologii kriticheskoi plotnost'yu nazyvaetsya plotnost', pri kotoroi rasshirenie Vselennoi, v konce koncov, zamedlitsya i prekratitsya. Pri bol'shei plotnosti rasshirenie v budushem smenitsya szhatiem. Pri men'shei plotnosti Vselennaya budet rasshiryat'sya beskonechno.) Temnaya materiya dobavlyala zametnuyu dolyu veshestva k obyknovennoi materii, no veshestva vse ravno ne hvatalo dlya dostizheniya kriticheskoi plotnosti. Vmeste s obychnym veshestvom temnaya materiya obespechivaet okolo treti kriticheskoi plotnosti. Teoriya inflyacii podtverdila, chto polnaya plotnost' veshestva vo Vselennoi dolzhna byt' ravna kriticheskoi, esli v raschet prinyat' kak materiyu, tak i energiyu. Nedostayushie dve treti plotnosti obespechivaet nekii do sih por neizvestnyi odnorodnyi fon, kotoryi v poslednee vremya stali nazyvat' «temnoi energiei». Ego otozhdestvlyayut takzhe s kosmologicheskoi postoyannoi, kotoruyu eshe v pervoi polovine 20-go veka Einshtein vvel v uravneniya, opisyvayushie razvitie Vselennoi.

Vzvesiv vse eti soobrazheniya, Enn Saar posovetoval Mirt Gramann poschitat' model', gde plotnost' materii sostavlyala odnu pyatuyu, a rol' kosmologicheskoi postoyannoi – chetyre pyatyh ot kriticheskoi. V to vremya vo vseh drugih modelyah zarozhdeniya struktury plotnost' materii brali ravnoi kriticheskoi. Takim obrazom, v nashih modelyah vpervye uchityvalas' kosmologicheskaya postoyannaya. My sravnili eti modeli s nablyudatel'nymi dannymi, pol'zuyas' ves'ma raznoobraznymi testami i metodami. V etoi rabote uchastvovali pochti vse chleny nashei kosmologicheskoi gruppy. Nashi rezul'taty pokazali, chto model' s kosmologicheskoi postoyannoi ochen' horosho soglasuetsya s nablyudeniyami.

Cherez neskol'ko let posle nashih model'nyh raschetov stalo poyavlyat'sya vse bol'she novyh svidetel'stv togo, chto tak nazyvaemaya standartnaya model' s kriticheskoi plotnost'yu protivorechit nablyudeniyam. Lish' paru let nazad poyavilis' noveishie issledovaniya, kotorye podtverdili neobhodimost' ucheta kosmologicheskoi postoyannoi. Dve gruppy amerikanskih astronomov nachali programmu izucheniya dalekih sverhnovyh zvezd, zadacha kotoroi – bolee podrobnoe issledovanie geometrii Vselennoi. Po hodu programmy tysyachi galaktik fotografiruyutsya s promezhutkami v paru nedel' s pomosh'yu chuvstvitel'nyh elektronnyh detektorov. Takim obrazov v galaktikah obnaruzhivayutsya sverhnovye. Vsya obrabotka dannyh avtomatizirovana. Etim metodom mozhno obnaruzhivat' sverhnovye v stadii narastaniya bleska. Zatem rabota idet uzhe na krupneishih sovremennyh teleskopah, gde opredelyaetsya spektr i tochnyi blesk. Blesk sverhnovyh vblizi maksimuma ne vpolne postoyanen, on zavisit ot krivoi bleska i ot osobennostei spektra. Kalibrovka etih zavisimostei pozvolyaet naiti privedennuyu krivuyu bleska, na osnovanii kotoroi mozhno vychislit' blesk sverhnovoi v maksimume. Vidimyi blesk izvesten napryamuyu iz nablyudenii, i sravnenie absolyutnogo bleska s vidimym pozvolyaet vychislit' rasstoyanie do sverhnovoi. Fotometricheskoe rasstoyanie sravnivaetsya s rasstoyaniem, naidennym po krasnomu smesheniyu. Raznost' mezhdu etimi dvumya rasstoyaniyami pozvolyaet opredelit' kriviznu Vselennoi. Izmereniya obeih avtoritetnyh grupp pokazali, chto s nablyudeniyami nailuchshim obrazom soglasuetsya model', gde plotnost' veshestva ravna odnoi treti, a plotnost' temnoi energii – dvum tretyam ot kriticheskoi plotnosti.

17. Uporyadochennost' struktury

Iz bolee rannih rabot my znali, chto v strukture Vselennoi rol' krupnyh sostavlyayushih elementov prinadlezhit sverhskopleniyam i pustotam mezhdu nimi. Odnako ne bylo izvestno, imeetsya li kakoi-libo poryadok v seti iz sverhskoplenii i pustot. V poslednie gody stalo yasno, chto nekaya regulyarnost' kak budto sushestvuet. Pervoe yasnoe svidetel'stvo etomu poyavilos' pri izmerenii galaktik v nebol'shih oblastyah v napravlenii k severu i k yugu ot nashei Galaktiki. Brodherst, Ellis, Ku i Salai pokazali v svoei rabote, opublikovannoi v 1990 godu, chto galaktiki v etih protivopolozhnyh napravleniyah raspolagayutsya na udivlenie regulyarno: bolee plotnye i bolee razrezhennye oblasti chereduyutsya s periodom primerno 130 Mpk (400 mln svetovyh let). Eto otkrytie proizvelo sensaciyu, poskol'ku, soglasno teoreticheskim modelyam, raspredelenie oblastei s bol'shoi plotnost'yu dolzhno byt' bolee-menee sluchainym.

Eta novost', konechno, obradovala tartuskih astronomov, tak kak pri issledovanii seti iz sverhskoplenii i pustot my uzhe nekotoroe vremya nazad obnaruzhili takoe zhe rasstoyanie mezhdu sverhskopleniyami, raspolozhennymi na protivopolozhnyh krayah pustot. Takim obrazom, okazalos', chto set' iz sverhskoplenii i pustot mozhet byt' bolee regulyarna, chem my ponachalu polagali. Ne izvestno bylo, uporyadochena li struktura tol'ko v odnom napravlenii. Chtoby vyyasnit', naskol'ko prostiraetsya uporyadochennost', my ispol'zovali raspredelenie skoplenii galaktik. Skopleniya mozhno nablyudat' vplot' do bol'shih rasstoyanii, oni pokryvayut obshirnuyu oblast' nebesnoi sfery. Dostupnye vyborki galaktik v nastoyashee vremya eshe ne tak veliki. Rabota okazalas' ves'ma ob'emnoi. Prezhde vsego, na osnove opublikovannyh dannyh trebovalos' sostavit' svodnyi katalog skoplenii galaktik. Etu rabotu vypolnil Erik Tago. Zatem prishlos' sostavit' katalog sverhskoplenii – za etu zadachu vzyalas' Maret Einasto. Nuzhno otmetit', chto astronomy ochen' shiroko ispol'zuyut sostavlennye eyu katalogi; tol'ko chto vyshla tret'ya, dopolnennaya versiya. Maret Einasto takzhe podgotovila mnozhestvo komp'yuternyh animacii, kotorye naglyadno pokazyvayut nalichie regulyarnoi seti sverhskoplenii i pustot. Osoboi regulyarnost'yu otlichaetsya raspredelenie bogatyh sverhskoplenii. Shag setki sverhskoplenii i pustot – primerno 120 Mpk, chto dovol'no blizko k naidennomu Brodherstom i soavtorami. Po nashim dannym, v masshtabe, sootvetstvuyushem etomu shagu, v spektre fluktuacii plotnosti imeetsya osobennost' – nebol'shaya vypuklost' i sleduyushaya za nei vpadina. Eto oznachaet, chto vozmusheniya s dlinoi volny, sootvetstvuyushei masshtabu sverhskoplenii i pustot, bolee sil'ny. Vozmusheniya s neskol'ko otlichnoi dlinoi volny nemnogo slabee, chem do sih por predskazyvala teoriya.

V poslednie gody teoretiki predlozhili etim osobennostyam v spektre neskol'ko vozmozhnyh ob'yasnenii. My proverili v Tartu eti vozmozhnosti, uverennogo otveta poka net. Vo vsyakom sluchae, kazhetsya ochevidnym, chto esli eti osobennosti ne predstavlyayut soboi kakoi-to lokal'nyi fenomen, to oni dolzhny byli vozniknut' uzhe na ochen' rannei inflyacionnoi stadii razvitiya Vselennoi. Poka neyasno, stanet li otkrytie uporyadochennosti v stroenii mira nauchnoi revolyuciei. Issledovaniya prodolzhayutsya. Pri proyasnenii krupnomasshtabnyh zakonomernostei struktury osobaya nadezhda vozlagaetsya na novye nablyudatel'nye dannye. Seichas uzhe zapusheny i polnym hodom idut razlichnye programmy, cel' kotoryh – nablyudenie za millionami galaktik, opredelenie rasstoyanii do nih i ih fotometricheskih parametrov. Eti programmy deistvitel'no sovremenny, v nih uchastvuyut desyatki universitetov SShA, Anglii i Yaponii. Ob'em poluchaemyh nablyudatel'nyh dannyh izmeryaetsya terabaitami, i dazhe esli ih szhat', to poluchitsya solidnaya biblioteka CD-diskov. Hochetsya nadeyat'sya, chto u nas hvatit vychislitel'nyh moshnostei dlya obrabotki etoi informacii, kogda ona stanet obshedostupnoi.

18. Tyravere v devyanostyh. Probuzhdenie mass-media

Posle provozglasheniya Estoniei nezavisimosti proizoshli bystrye izmeneniya, kak v ekonomike, tak i v politike. Orientirovannaya na rossiiskii rynok ekonomika obrushilas', a razvitie novoi ekonomiki, napravlennoi na novyi svobodnyi rynok, trebovalo vremeni. V rezul'tate byudzhet Estonii sushestvenno sokratilsya. Sohranit' rashody na nauku na prezhnem urovne bylo nevozmozhno. V pervyi god vvedeniya estonskoi krony ból'shaya chast' byudzheta Tyravere poshla na oplatu otopleniya, na zarplaty ostalos' sovsem malo, poetomu prishlos' sil'no sokratit' personal. My vynuzhdeny byli pochti polnost'yu otkazat'sya ot tehnicheskogo personala, chislo nauchnyh sotrudnikov sokratilos' pochti vdvoe. V 1985 g. direktorom Tartuskoi observatorii godu stal Tynu Viik. Chtoby sgladit' lichnye dramy, soputstvuyushie sokrasheniyu, Viik vsyacheski sposobstvoval sozdaniyu v Tyravere predpriyatii, gde mogli by rabotat' ushedshie iz observatorii lyudi. Tak v Tyravere voznikla «Astrodata» (odno iz pervyh estonskih predpriyatii-izgotovitelei personal'nyh komp'yuterov), tipografiya i mnogie drugie firmy, obshim chislom bolee desyati. Nekotorye iz nih so vremenem pereehali v Tartu, no mnogie do sih por nahodyatsya v Tyravere.

Nesmotrya na sokrashenie kollektiva, nam udalos' prodolzhit' nauchnuyu rabotu. Ee effektivnost' dazhe vozrosla, poskol'ku teper' pochti vse stat'i publikovalis' v mezhdunarodnyh zhurnalah. Estoniyu prinyali v Mezhdunarodnyi astronomicheskii soyuz, ona takzhe voshla v redakciyu evropeiskogo zhurnala Astronomy and Astrophysics. V to vremya redaktorom zhurnala byl professor Georg Kontopoulos iz Grecii, nash staryi dobryi drug i bol'shoi pochitatel' Kuzmina. Srazu posle obreteniya Estoniei nezavisimosti on napisal mne pis'mo i poprosil nashego oficial'nogo hodataistva, chtoby my eshe do okonchaniya ego sroka sluzhby poluchili chlenstvo – ran'she, chem nachnut massovo postupat' zayavleniya ot drugih byvshih respublik Sovetskogo Soyuza. Tak i proizoshlo. Pervoe redakcionnoe sobranie pri uchastii Estonii sostoyalos' v Budapeshte. Po pribytii menya privetstvovali aplodismentami. Srazu byl zadan vopros: pochemu my publikuem v ih zhurnale tak malo rabot po kosmologii, ved' nashi raboty pomogli by podnyat' prestizh zhurnala v etoi oblasti.

Pripodnyatoe chuvstvo bylo i na s'ezde Mezhdunarodnogo astronomicheskogo soyuza, kogda chlenstvo Estonii v nem bylo vosstanovleno. Eto proizoshlo v 1994 godu v Gaage. Ot nas poehala delegaciya v sostave bolee desyati chelovek. Snachala my sobiralis' ehat' na dvuh mashinah, no odnu mashinu ne uspeli pochinit', i nekotorym delegatam prishlos' puteshestvovat' na avtobuse. V rukovodstve soyuza bylo mnogo znakomyh, kotorye serdechno privetstvovali nas. My chuvstvovali gordost' i togda, kogda ezdili na mashine s estonskim nomerom. Na zasedanii po povodu otkrytiya s'ezda ya zametil, chto estonskii flag visit vverh nogami, i podbezhal k organizatoru. Vo vremya pereryva tot povesil flag pravil'no. Na bankete vokrug nashego stola tolpilis' lyudi, vse pozdravlyali nas. Dovol'no dolgo my razgovarivali s byvshim direktorom Evropeiskoi Yuzhnoi observatorii gollandcem Harri van der Laanom, s kotorym my prezhde chasto obsuzhdali nashe dvizhenie za nezavisimost'. Na grudi u nego byl kogda-to podarennyi mnoi znachok s estonskimi nacional'nymi cvetami. Voobshe, kazhetsya, chto malye narody luchshe ponimali nashi chayaniya. Osen'yu 1989 goda ya byl v Kembridzhskom universitete. Nashe dvizhenie za nezavisimost' privleklo mezhdunarodnoe vnimanie, poetomu u menya postoyanno sprashivali, – chto zhe proishodit tam u vas v baltiiskih stranah? Ya reshil otvetit' vsem srazu i vystupil na seminare s dokladom «Chto proishodit v baltiiskih stranah?» V doklade ya sdelal obzor o tysyache let nashego sosedstva s Rossiei. Ya raz'yasnil, chto na samom dele problema ne v nas, chto nachalsya raspad SSSR iz-za vnutrennih ekonomicheskih trudnostei i imperskoi nacional'noi politiki. Odna molodaya izvestnaya issledovatel'nica sprosila, – chto zhe vy tvorite tam, my zdes' stroim ob'edinennuyu Evropu, a vy hotite razrushat'? Ya rasskazal o nashem opyte i o raznice mezhdu Evropeiskim soyuzom i SSSR. No bylo ochevidno, chto moi slova ne dostigli celi. Navernoe, dlya etogo nuzhno samomu perezhit' ssylki.

V svyazi s reorganizaciei ekonomiki i finansirovaniya nauki voznikla ser'eznaya opasnost' togo, chto prezhnyuyu nauku zahotyat polnost'yu unichtozhit'. V parlament prishli aktivnye molodye politiki, kotorye ne smogli ran'she realizovat'sya na nive nauki i sniskat' sebe kakogo-libo priznaniya. V pechati poyavilis' pisaniya s voprosami: «Kak dolgo nam eshe terpet' v Tyravere etot perezhitok sovetskoi kosmicheskoi promyshlennosti?» Hoteli raspustit' Akademiyu nauk kak nasledie sovetskoi epohi i sozdat' novuyu nacional'nuyu akademiyu. Na odnom iz obshih sobranii Akademii po rukam hodil listok bumagi, na kotorom raspisyvalis' te, kto zhelal soobshit': esli Akademiyu raspustyat, to oni ne soglasyatsya uchastvovat' v rabote novoi akademii. Podpisalis' pochti vse akademiki. Pylkie politiki hot' i serdilis' i zhalovalis' na davlenie, no plany likvidacii Akademii nauk tak i ostalis' pod suknom.

Vtoraya opasnost' byla v tom, chto nachali delat' upor na nauki, svyazannye s Estoniei, i fundamental'nye nauki okazalis' pod davleniem. Vydvinuli lozung: «Zachem Estonii nuzhny chetyre fizicheskih instituta?» Imelis' v vidu Institut fiziki, Institut astrofiziki i fiziki atmosfery, Institut termofiziki i Institut himicheskoi i biologicheskoi fiziki. Avtory lozunga ne ponimali, chto fizika – eto vsego lish' metod, chto na samom dele rech' idet o sovershenno raznyh oblastyah nauki. Nashih sobstvennyh dovodov ne hvatalo v etom spore, i po iniciative Richarda Villemsa byla predprinyata tak nazyvaemaya «ocenka» estonskoi nauki. Dlya etogo Akademiya nauk Estonii obratilas' k Akademii nauk Shvecii, kotoraya lyubezno soglasilas' uchastvovat' v proekte i profinansirovala ego. Shvedskie uchenye posetili vse nashi nauchnye uchrezhdeniya i zapisali svoi rekomendacii. Po nashemu mneniyu, vazhnee vsego byla konstataciya togo, chto estonskaya nauka nahoditsya na vysokom mezhdunarodnom urovne, osobenno v institutah tochnyh nauk, podvedomstvennyh Akademii. Predstaviteli drugih oblastei pytalis' vozrazhat', – deskat', nam ne nuzhny mezhdunarodnye ocenshiki, i nauku, izuchayushuyu estonskie voprosy, mogut ocenivat' tol'ko estonskie uchenye. Odnako shvedskaya ocenka okazalas' ochen' polezna: blagodarya ei, plany polnogo unichtozheniya nashei nauki tak i ne voplotilis' v zhizn'.

Hotel by napisat' paru slov eshe ob odnoi iniciative. Do sih por den'gi nauchnym uchrezhdeniyam postupali po administrativnym kanalam, i bol'she poluchal tot, kto bol'she treboval i gromche shumel. Pri etom uroven' nauchnyh rabot pochti ne uchityvalsya. Soyuz estonskih uchenyh, sozdannyi po iniciative Peetera Saari, predlozhil sozdat' Nauchnyi fond, kotoryi, v dopolnenie k finansirovaniyu cherez uchrezhdeniya, raspredelyal by nauchnye granty na osnovanii sootvetstvuyushih zayavok ot issledovatelei. Takaya sistema mnogo let ochen' uspeshno deistvuet v zapadnyh stranah. Sleduet otdat' dolzhnoe daru ubezhdeniya Peetera Saari i mudrosti estonskogo pravitel'stva: proekt realizovali. Segodnya bolee chetverti finansirovaniya nauki proishodit cherez granty, kotorye raspredelyayut otraslevye komissii pri Nauchnom fonde. Blagodarya grantam estonskaya nauka uspeshno perezhila trudnye gody. Seichas sdelan sleduyushii ser'eznyi shag: finansirovanie nauchnyh uchrezhdenii tozhe prohodit cherez sootvetstvuyushuyu otraslevuyu komissiyu i Sovet po kompetencii. Eto pozvolyaet ocenivat' uspeshnost' prodelannoi raboty. Takim obrazom, Estoniya nahoditsya na puti k sovremennoi evropeiskoi organizacii nauki.

Dopolnitel'nye mezhdunarodnye granty fonda Sorosa pomogli astronomam perezhit' tyazhelye vremena. V seredine 1990-h godov mesto etih grantov zanyali granty estonskogo Nauchnogo fonda. V eti gody deyatel'nost' nashei gruppy sosredotochilas' na izuchenii uporyadochennosti struktury. Nashi pervye popytki opublikovat' rezul'taty po regulyarnomu raspredeleniyu sverhskoplenii provalilis': nash analiz sochli nedostatochno dostovernym. Posle usilii, kotorye my prilagali v techenie neskol'kih let, nam, nakonec, udalos' ubedit' recenzentov v korrektnosti analiza. V 1997 godu zhurnal Nature opublikoval na svoih stranicah rabotu s nashimi rezul'tatami. Nemnogo spustya zhurnal Monthly Notices pomestil razvernutyi analiz. Redakciya zhurnala Nature sochla nashi rezul'taty nastol'ko vazhnymi, chto razmestila svoi kommentarii k nim i sdelala otdel'nyi press-reliz. Eto privleklo udivitel'no bol'shoe vnimanie. Neskol'ko vedushih zhurnalov (naprimer, Physics Today) opublikovali po etomu povodu svoi kommentarii, nekotorye krupnye gazety takzhe pomestili dlinnye stat'i.

Rabotniki redakcii «Postimees» [krupnaya estonskaya gazeta – prim. perev.] prochli eti kommentarii v zarubezhnoi presse i sdelali bol'shie glaza. Na sleduyushee utro ih reporter byl uzhe v Tyravere i bral pervoe interv'yu. Vskore posledovali i drugie gazety i zhurnaly. V «Postimees» dazhe poyavilas' peredovica, gde redakciya izumlyalas': okazyvaetsya, v estonskoi nauke delaetsya nechto takoe, chto privlekaet vnimanie v mire, – a oni dazhe ne znayut ob etom! Chto my mogli otvetit'? Nachinaya s 1975 goda my dovol'no regulyarno pisali o svoih rezul'tatah v «Gorizonte» [estonskii nauchno-populyarnyi zhurnal – prim. perev.]

K chesti pressy nuzhno priznat', chto ona izvlekla urok iz etogo epizoda. Teper' nauchnye kolonki v tom ili inom vide publikuyutsya vo vseh krupnyh ezhednevnyh gazetah. Pomimo astronomov, vnimanie udelyaetsya rabote i drugih estonskih uchenyh. V poslednie gody osobenno shirokoe obshestvennoe vnimanie privlekayut uspehi sovremennoi biologii i genomiki. V etoi oblasti estonskie uchenye dobilis' deistvitel'no vpechatlyayushih uspehov. No imenno astronomy pervymi protorili put' k vnimaniyu obshestvennosti.

19. Epilog

Vesnoi 1973 goda v Tbilisi sostoyalas' konferenciya, posvyashennaya issledovaniyu Galaktiki. Nam k tomu vremeni uzhe byli izvestny pervye rezul'taty izucheniya paradoksa massy v galaktikah, a potomu na konferencii oni obsuzhdalis' s bol'shim interesom. Odnazhdy vecherom my s uchenikom Zel'dovicha Rashidom Syunyaevym gulyali po prospektu Rustaveli i govorili o modelyah galaktik. On opisal teoriyu «blinov» Zel'dovicha otnositel'no vozniknoveniya galaktik: v to vremya eta teoriya tol'ko oformlyalas'. Ya govoril opyat'-taki o paradokse massy. I tut Syunyaev skazal: «Yaan, obrati vnimanie: tvoi modeli nikto ne primet vser'ez do teh por, poka kakoi-nibud' amerikanec ne podtverdit tvoi rezul'taty».

Predskazanie Syunyaeva deistvitel'no sbylos'. I mysl' Syunyaeva otnositsya ne tol'ko k nashim modelyam, a k nauchnoi rabote v celom. Raboty Epika po opredeleniyu rasstoyaniya do tumannosti Andromedy byli priznany lish' posle togo, kak Habbl «otkryl», chto rasstoyanie do tumannosti Andromedy veliko. Nalichie temnoi materii vokrug galaktik zametili tol'ko posle togo, kak prinstonskie astronomy i Vera Rubin podtverdili nashi rezul'taty. Amerikanskie avtoritety schitayut pervootkryvatelyami cepochek galaktik i pustot garvardskih astronomov Huhra i Gellera, kotorye v 1989 godu opublikovali na stranicah zhurnala Science rezyume svoih rabot po issledovaniyu struktury. Prichin tomu mozhet byt' dve. Vo-pervyh, deistvitel'no nablyudaetsya tendenciya priznavat\' kakoi-libo novyi rezul'tat lish' posle togo, kak ego podtverzhdayut krupnye avtoritety (effekt Syunyaeva). Vo-vtoryh, tartuskie rezul'taty rabot po strukture poyavilis' v neudachnoe vremya. Toni Feiroll v svoei nedavnei monografii napisal ob etom: «Novost' (o nalichii yacheistoi struktury) bystro rasprostranilas', no za predelami Sovetskogo Soyuza ona nashla lish' nemnogih storonnikov. Kazalos', chto eta ideya oprovergaet vse, chto do teh por dumali na Zapade o formirovanii galaktik. Ona kak budto podderzhivaet sovetskuyu teoreticheskuyu koncepciyu (osobenno Zel'dovicha i ego moskovskih kolleg), predpolagayushuyu vozniknovenie «blinoobraznyh» struktur – a eta koncepciya protivorechit amerikanskomu ponimaniyu togo, kak voznikli galaktiki. I eto vse proishodilo v epohu, kogda carilo protivostoyanie holodnoi voiny».

Publikacii s klyuchevymi slovami: Kosmologiya - temnaya materiya - galaktiki Publikacii so slovami: Kosmologiya - temnaya materiya - galaktiki
Sm. takzhe: Galaktika s polyarnym kol'com NGC 660 Temnaya materiya v modeli Vselennoi Zvezdnye potoki v mestnoi Vselennoi Galaktika Sigara ot teleskopov "Habbl" i "Dzheims Vebb" "Glaza" v cepochke galaktik Markaryana Velichestvennaya spiral'naya galaktika NGC 1232 NGC 4632: galaktika so spryatannym polyarnym kol'com Vse publikacii na tu zhe temu >>