НЕВИДИМОЕ ВЕЩЕСТВО В ГАЛАКТИКАХ И ИХ СКОПЛЕНИЯХ
За последние два десятилетия явно вырисовывалось представление о существовании в пространстве между галактиками, в первую очередь в скоплениях их, масс вещества, которые до сих пор оставались незаметными, так как ничем себя не проявили в излучении.
Речь идет о серьезном дефиците масс, а не о таком, как упомянутые выше горячие газовые облака между галактиками (их масса очень невелика) или холодное облако, видимое в созвездии Льва (оно обнаружено по излучению атомного водорода), и, несмотря на свои огромные размеры, тоже не очень увеличивает массу межгалактического вещества: в нем содержится приблизительно масса одной галактики, распределенной в пространстве целого скопления. Наоборот, наблюдения установили, что всякое скопление галактик обладает массой, раз в 5—10 большей суммарной массы всех, содержащихся в нем галактик.
Это выявилось при применении к скоплениям теоремы вириала. Напомним, что эта теорема применима ко всякой динамической системе, состоящей из тяготеющих масс, если она имеет неизменный или только линейно изменяющийся момент инерции. Тогда для стационарности этой системы необходимо, чтобы сумма ее удвоенной кинетической энергии и (отрицательной) потенциальной энергии равнялась нулю: 
. Если с наблюдаемыми Ш и v значение 
получается больше нуля, то либо система распадается, так как масса ее мала, или размеры велики, или велики скорости движения галактик. Но последние находятся по лучевым скоростям 
, а все ли массы учитываются нами, пока неясно. Приходится в этом усомниться или согласиться с тем, что все скопления галактик рассеиваются, по крайней мере менее компактные (Virgo, Fornax,...).
Итак, если масса всего скопления в 10 раз больше суммы масс составляющих его звезд в галактиках, то либо мы неправильно определяем массы ЭД отдельных галактик, либо между галактиками существуют формы вещества, ничем себя не проявляющие, кроме тяготения. Или и то, и другое. Поиски этих форм привели к следующим результатам.
Около галактик были обнаружены обширные гало, или короны, как их иногда называют. Они есть и у спиральных галактик, и у эллиптических. Усовершенствованные методы фотографирования (вплоть до предельной звездной величины 
) позволили увидеть, что многие галактики имеют несравненно большие размеры, чем при прежнем фотографировании. Так, диаметр изображения галактики М87 (рис. 171) почти вдвое больше прежнего; здесь видны сотни шаровых скоплений на однородном фоне неразличимых звезд. То же можно увидеть на рис. 179, где показано, сколь сильно возрастают видимые размеры галактики NGC 1097 при форсированном фотографировании. С другой стороны, при сопоставлении многих наблюдений, проводимых в радио-, оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, оказалось, что наша Галактика имеет такую корону вплоть до расстояний 
, состоящую из отдельных сгущений с температурами 
. Сгущения падают на диск Галактики; возникающие при этом турбулентные движения создают магнитные поля, в которых космические лучи дают сиихротрониое излучение.
(кликните для просмотра скана)
Сходные явления наблюдаются у других галактик, особенно у близких, таких, как Магеллановы Облака. У эллиптической гигантской галактики М 87 обнаружены внутри и вне ее в короне весьма горячие массы газа (по наблюдениям ИСЗ Космической обсерватории им. Эйнштейна). Чтобы удержать их от рассеяния сама галактика М 87 должна иметь массу 
что почти на порядок превышает прежние оценки ее массы (см. таблицу 20). Обнаруженное новое диффузное вещество имеет массу 
Конечно, это всего лишь оценки, которые сами могут быть ошибочны на порядок, но из них все же следует, что количество вещества между галактиками должно быть значительно увеличено. Совсем недавно были произведены обследования молодых галактик (с явными признаками звездообразования, с 
) с целью обнаружить рентгеновское излучение горячей плазмы вокруг них. У всех обнаружены значительные горячие 
короны. Массы их, в общем, невелики, но чтобы удержать их, галактики должны содержать еще изрядное количество темного вещества, так как видимого вещества недостаточно (вторая космическая скорость 
). В целом для этих галактик, равно как и для многих крупных эллиптических, отношение массы к светимости в солнечных единицах может быть повышено до 100 (ср. с. 423), что свидетельствует о весьма слабой светимости этих объектов или о большой их массе. И все же теорема вириала, примененная к ряду скоплений, приводит к величине 
около 250 у скопления Coma и сходные значения у других скоплений, для которых был получен достаточно надежный наблюдательный материал. Из чего же состоят недостающие массы, если по наблюдениям у галактик (с их окрестностями) среднее 
не превышает 50? Приходится признать, что определение масс скоплений по вириалу заводит нас в тупик. Естественно искать выход из него, что и делают теоретически неастрономическими средствами, о чем будет сказано дальше.
Заметим себе, что даже для совокупности звезд в окрестностях Солнца — число таких звезд близко к исчерпанию — динамическая масса оказывается вдвое больше суммы масс индивидуальных звезд. В этом случае можно гадать о планетных системах, или о темных звездах с массой меньше 
или 0 массивных черных дырах. Первое потребует числа невидимых звезд в 20 раз больше, чем видимых, вторых нужно немного, а ведь до сих пор их открыто (?) всего лишь три во всей Галактике!
Не привели к цели и попытки ревизовать в сторону повышения массы, определяемые по вращению галактик (см. выше), которые оказываются, как правило, меньше чем найденные по скоростям орбитального движения парных галактик. Действительно, наблюдаемые кривые вращения галактик у многих дисковых систем (а это можно подметить только у них) несовместимы с видимым распределением масс; максимальная масса на единицу светимости (т. е. 
), допускаемая ротационной кривой в охваченном наблюдениями внутреннем диске, позволяет сказать, что полная масса диска всего на 15—25 % больше той, какая требуется для объяснения скоростей во внешних его частях.
Однако дисковых галактик немного, и увеличение принятых их масс в пять-шесть раз мало что прибавит к массе скопления.
