Со временем результаты, полученные Рубин и Фордом, наряду с наблюдениями в радиодиапазоне (на длине волны 21 см) распределения водорода по галактическому диску стали рассматриваться как свидетельство в пользу гипотезы Фрица Цвикки, который предположил, что обнаруженные им аномалии в движении галактик объясняются существованием своего рода скрытой массы — невидимой тёмной материи, не испускающей электромагнитное излучение и рассеянной всюду по вселенной. Природа темной материи до сих пор неизвестна, но её наличие имеет решающее значение для понимания процессов галактического и сверх-галактического масштаба. Гипотеза существования темной материи позволяет объяснить многие явления, такие как особенности вращения галактик, движение галактик внутри скоплений, наличие гравитационных линз и др. Работы Рубин также показали, что альтернативные модели в рамках модифицированной ньютоновской динамики не годятся для объяснения характера вращения галактик. Сама Рубин выразила разочарование по этому поводу, заявив: «если бы я могла выбирать, то предпочла бы, чтобы дальние гравитационные взаимодействия могли быть описаны модифицированными законами Ньютона. Мне это представляется более привлекательным, чем необходимость допущения неизвестного до сих пор вида элементарных частиц».
Рубин продолжала исследования галактик в течение многих лет; ей принадлежит открытие галактик, в которых звёзды вращаются как по часовой, так и против часовой стрелки (counterrotating galaxies), галактик с полярным кольцом и сливающихся галактик.
Награды и отличия
Национальная научная медаль США (1993)
Премия Диксона в области науки (1993)
Премия Генри Норриса Рассела (1994)
Лекция Карла Янского (1994)
Золотая медаль Королевского астрономического общества (1996)
Weizmann Women & Science Award (1996)
Медаль Джона Скотта (2001)
Премия Грубера по космологии (2002)
Медаль Кэтрин Брюс (2003)
Медаль Джеймса Крейга Уотсона (2004)
Премия памяти Рихтмайера (2008/2009)
Почётные докторские степени Университета Крейтон (1978), Гарвардского университета (1988), Йельского университета (1990), Уильямс-колледжа (1993), Мичиганского университета (1996), Джорджтаунского университета (1997), Университета штата Огайо (1998), Принстонского университета (2005).
Глава 11-1-11
Аргументы в пользу существования тёмной материи
Затем в 1970-х годах аргументы в пользу массивных гало или «корон» галактик вдали от их центра были высказаны и другими известными учёными: Яаном Эйнасто, а также Джереми Острайкером и Джимом Пиблсом, которые проанализировали накопленный объём данных, помимо кривых вращения, по движению карликовых галактик, пар и скоплений галактик. Так, статья Острайкера и Пиблса начиналась со слов
«Есть основания, всё более многочисленные и достоверные, считать, что оценки масс обычных галактик до настоящего времени могли быть занижены не менее, чем в 10 раз».
Важным моментом стала работа Альберта Босмы из Гронингенского университета: в 1978 году в своей диссертации на степень доктора философии он представил пологие кривые вращения уже для 25 галактик. В этот период были сформулированы, помимо наблюдательных, и теоретические аргументы в пользу существования тёмной материи, основанные на космологических соображениях и результатах численного моделирования. Те же Острайкер и Пиблс, опираясь на работы Цвикки, показали, что без добавления массивных сферических гало галактики были бы неустойчивыми. Настроения в астрономическом сообществе к концу десятилетия отразились в обзоре американских астрофизиков Сандры Фабер и Джона Галлахера, в котором было отмечено, «что доводы в пользу невидимой массы во Вселенной очень убедительны и становятся всё убедительнее».
Глава 11-1-12
Кен Фримен
Кен Фримен (англ. Kenneth Charles Freeman; род. 27 августа 1940, Перт, Австралия) — австралийский астроном и астрофизик, исследователь тёмной материи, основоположник галактической археологии (galactic archaeology).
Профессор обсерваторий Маунт-Стромло и Сайдинг-Спринг Австралийского национального университета, член Австралийской академии наук (1981) и Лондонского королевского общества (1998), иностранный член Национальной академии наук США (2017).
Образование и карьера
Обучался в Университете Западной Австралии. Будучи на 2 курсе, в 1959 году впервые побывал в обсерватории Маунт-Стромло, где во время каникул прошёл специальный учебный курс и по его итогам получил от возглавлявшего тогда обсерваторию профессора Барта Бока длинный восторженный отзыв, которым был очень впечатлён и мотивирован заниматься астрономией. В 1962 году по окончании обучения в Университете Западной Австралии получил степень бакалавра наук по математике с отличием. В 1999 году удостоен почётной докторской степени.
Степень доктора философии по специальности «Теоретическая астрофизика» получил в Кембриджском университете в 1965 году на кафедре прикладной математики и теоретической физики. С 1965 по 1969 годы был исследователем в Тринити-колледже, а в 1966 году постдоком в Техасском университете, где работал с Жераром Анри де Вокулёром и его супругой Антуанеттой. С 1967 года работал в обсерваториях Маунт-Стромло и Сайдинг-Спринг Австралийского национального университета, с 2000 года — именной профессор астрономии.
В 1976 году также был старшим учёным в Астрономическом институте Каптейна в Гронингенском университете, с 1982 по 1987 годы — председателем консультативного комитета по приборному оснащению Англо-австралийского телескопа. В Австралийской академии наук с 1981 года. С 1995 по 2002 годы — принимающим редактором журнала «New Astronomy». В 1998 году руководил комиссией по исследованию звёздного населения при распределении времени наблюдений на телескопе «Хаббл», а в 2001 году — инспекционным комитетом группы телескопов имени Исаака Ньютона; тогда же он был именным профессором Техасского университета. С 2002 по 2004 годы входил в Дирекцию Англо-австралийского телескопа, а с 2008 года участвует там также в проекте, посвящённом работе одного из его инструментов — спектрометра HERMES.
С 2002 года — иностранный член Британского королевского астрономического общества. С 2004 по 2009 годы — член научной группы по работе многоцелевого спектрографа обсерватории Джемини. С 2008 по 2010 годы — внештатный профессор Университета Западной Австралии. В 2010 году был членом комитета распределении времени наблюдений на телескопе «Хаббл» в группе программ Multi-Cycle Treasury.
Начиная с 1973 года входил в состав структурных подразделений Международного астрономического союза — отделов и комиссий, в том числе руководящий — в частности, был президентом и вице-президентом отдела VII «Галактические системы».
Научные достижения
Кен Фримен стал известен, показав одним из первых в 1970-е годы, что спиральные галактики содержат большую долю тёмной материи. Его знаменитая статья 1970 года в журнале «The Astrophysical Journal» цитировалась более 2000 раз. В ходе исследования спиральных галактик Фримен установил, что центральная поверхностная яркость их дисков почти постоянна и не зависит от размера галактики, — эта закономерность получила впоследствии название закона Фримена.
Кроме того, Кен Фримен стал в конце 1980-х годов основоположником направления исследований, получившего название галактической археологии (англ. galactic archaeology) — занимался восстановлением информации о формировании и эволюции галактик по данным о точных скоростях, положениях и химическом составе отдельных звёзд.
Награды и отличия
Медаль Пози Австралийской АН (1972)
Премия Дэнни Хайнемана в области астрофизики (1999)
Лекция Антуанетты де Вокулёр и медаль Техасского университета (2004)
Премия Иоганна Вемпе Потсдамского астрофизического института (2008)
Медаль и лекция Мэтью Флиндерса Австралийской АН (2013)
Лекция Генри Норриса Рассела Американского астрономического общества (2013)
Премия Грубера по космологии от Фонда Грубера (совместно с С. Ван ден Бергом, Р. Б. Талли и Я. Эйнасто) (2014). В официальном сообщении комитета премии сказано, что «установив соответствие между наблюдениями в ближней Вселенной и Вселенной в целом, они положили начало космологии ближнего поля — направлению исследований, которое помогло установить как то, что распределение галактик не случайно, а имеет определённую структуру, так и то, что тёмная материя сыграла ключевую роль в эволюции этой структуры»
Лекция Блексли, Витватерсрандский университет (2014)
Премия Питера Бома Австралийского национального университета (2014)
Медаль и лекция Дирака Университета Нового Южного Уэльса (2016)
Глава 11-1-13
Наблюдательные доказательства существования темной материи
1. Кривые вращения галактик, демонстрирующие отсутствие убывания скорости вращения на периферии звёздных дисков. Наиболее простым объяснением этого эффекта является наличие у галактик массивных невидимых гало, дающих большой вклад в их массы.
2. Динамика и морфология галактик-спутников и шаровых скоплений возле массивных галактик. Мелкие галактики-спутники движутся вокруг крупных, подчиняясь тем же законам, что и звёзды на периферии обычных галактик, таким образом, являясь пробными телами такого же рода, но на большем масштабе, что позволяет делать выводы о распределении гравитационного потенциала таких массивных галактик. Анализ данных для нашей и других галактик подтвердил, что общая масса каждой галактики в несколько раз превышает суммарную массу её звёзд.