Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

Глава 11-1-14
Теоретические доказательства существования темной материи

1. Моделирование устойчивости галактик.

2. Анализ неоднородности реликтового излучения. Галактики формируются и растут за счёт гравитационной неустойчивости из исходных возмущений плотности в ранней Вселенной. Через 400 000 лет после Большого взрыва эти флуктуации плотности были ещё очень малы (~10⁻⁵ относительно самой плотности). И если бы во Вселенной в этот момент было только обычное барионное вещество, то эти неоднородности просто не успели бы усилиться до такой степени, чтобы создать наблюдаемое разнообразие структур, — для этого флуктуации в эпоху первичной рекомбинации должны были бы составлять порядка 10⁻³. Решением этого парадокса и является предположение о наличии во Вселенной значительного количества небарионной скрытой массы. Фотоны реликтового излучения взаимодействуют лишь с барионным веществом, и поэтому температурная анизотропия фонового излучения несёт информацию только о флуктуациях плотности обычной материи. Небарионное вещество на момент рекомбинации могло быть скучено гораздо сильнее, формируя таким образом основу для роста будущих галактик и их скоплений.

3. Моделирование формирования галактик на основании общепринятой теории состава Вселенной, в частности, с определённой долей тёмной материи. Если она устанавливается в качестве начального условия, получающиеся в результате распределение и свойства галактик (например, форма) идентичны наблюдаемым.

4. Оценка критической плотности Вселенной. Полная плотность массы вещества Вселенной составляет примерно 20-30 % от значения критической плотности, тогда как барионного вещества во Вселенной всего лишь около 4,5 %. Следовательно, небарионной скрытой массы должно быть в 5 раз больше, чем обычного вещества.