Скрытая материя (темная материя, скрытая масса) - присутствующее во Вселенной вещество, которое не удается наблюдать существующими астрономическими методами и проявляющее себя гравитационным воздействием на космические объекты, доступные наблюдениям.

С.м. была обнаружена при анализе скоростей галактик в их скоплениях и звезд в галактиках: они движутся так, как будто масса, формирующая гравитационное поле, значительно превосходит сумму масс всех наблюдаемых объектов. Еще одно свидетельство наличия в галактиках С.м. получено при наблюдении гравилинзирования - фокусировки света при рассматривании галактик "на просвет". Наблюдающийся при этом изгиб лучей света соответствует массе, многократно превосходящей совокупную массу звезд. Масса и протяженность этих "корон" из невидимого вещества очень велика. В нашей Галактике, например, она превышает массу звезд примерно в 20 раз, а размер занимаемой ею области превышает радиус звездного диска в 10 раз.

Относительно вещества, входящего в состав С.м., выдвинуто немало гипотез. Наиболее простым является предположение о том, что это холодные звезды (коричневыми карлики) или еще более мелкие космические тела, невидимые в телескопы. Результаты, полученные при помощи хаббловского космического телескопа, позволяют сделать вывод о том, что масса таких объектов не превышает 15% от массы видимых звезд (УФН, ?10, 1998). Еще меньше возможный вклад других трудно наблюдаемых компактных космических объектов: нейтронных звезд и черных дыр.

По-видимому, основной вклад в скрытую массу дает материя в рассеянном состоянии - элементарные частицы, слабо взаимодействующие с веществом и поэтому трудно обнаруживаемые. Обязательное свойство этих частиц - отличная от нуля масса покоя, так как концентрироваться в гравитационных полях галактик и звезд могут только объекты, имеющие скорость не более нескольких тысячных долей от скорости света. Безмассовые частицы могут дать лишь равномерный фон, не проявляющий себя гравитационно. Из "освоенных" современной наукой частиц на роль С.м. годится нейтрино. Рассматриваются также нейтралино - гипотетические частицы, предсказываемые теорией "великого объединения", а также не обнаруженная пока экспериментально частица аксион, предсказанная квантовой хромодинамикой.

С.м. многокомпонентна, и ее изучение в значительной мере находится на уровне гипотез. Особый интерес представляют два возможных компонента С.м.: нейтрино и малые ('первичные') черные дыры. Эти объекты могут ощутимо, а порой и катастрофично проявлять себя не только в глубинах Вселенной, но и на Земле.

Поскольку в настоящее время нет оснований для сомнения в универсальности законов гравитации, а иные силы, действующие на С.м. в Космосе неизвестны, разумно предположить, что траектории движения частиц С.м. независимо от их природы, не отличаются от траекторий любых других космических объектов: звезд, планет, астероидов и т.п. и могут быть рассчитаны обычными методами небесной механики. При высоких концентрациях частиц необходимо, кроме того, учитывать квантовые эффекты.

В соответствии с законами небесной механики, объекты могут быть связаны гравитационным полем лишь тогда, когда скорости их движения лежат в определенном диапазоне. Объекты, движущиеся в гравитационном поле, сами обладают гравитацией и образуют локальные гравитационно-связанные системы. Звезды входят в состав звездных скоплений, около звезд движутся планеты, астероиды, кометы, вокруг планет вращаются спутники. В каждой из этих систем, помимо наблюдаемых объектов, присутствует и С.м., причем скорости движения объектов С.м. относительно локальных центров гравитации, точно так же, как и скорости наблюдаемых объектов, имеют вполне определенные значения. Скорость объектов, движущихся в гравитационном поле галактик несколько сотен км/с. В Солнечной системе вблизи орбиты Земли скорость может лежать в пределах от 2,8 до 42 км/с; для системы Земли вблизи ее поверхности возможны скорости от 7,9 до 11,2 км/с.

Таким образом, земной наблюдатель находится одновременно в нескольких системах движущихся объектов (частиц) С.м.: галактической, солнечной, земной. Кроме того, из внегалактического пространства приходят частицы, имеющие скорость порядка 1000 км/с и выше. Возможно также существование системы, связанной со звездным скоплением, членом которого является Солнце. Каждая из этих систем обладает специфическим спектром скоростей, угловым распределением, временными вариациями. Вращение Земли приводит к тому, что для земного наблюдателя плотность потока галактической компоненты меняется с ритмом звездных суток. Для частиц, связанных с Солнцем, характерен солнечносуточный ритм изменения потока. Частицы системы Земли не имеют четкой направленности движения. Для вариаций плотности потока этой компоненты характерен лунносуточный ритм, а также ритмы, связанные с изменениями гравитационного поля в системе Земля-Луна-Солнце, главный из которых имеет период, равный синодическому лунному месяцу Т_с=29,5 суток. Кроме того, должны проявляться ритмы, соответствующие периодам "резонансных" орбит с соизмеримыми Т_с периодами (n/m)Т_с, где n и m - небольшие целые числа. Таким образом, изменения плотности потока частиц системы Земли имеют сложный ритмический характер с преобладанием периодов около 5,9; 7,4; 9,8; 11,8; 14,8; 17,7; 19,7; 22,1; 23,6; 29,5; 35,4; 39,3; 44,2 суток. Такой набор ритмов обнаружен при исследованиях вариаций интенсивности фликкер-шума в полупроводниках. Это позволяет предположить, что фликкер-шум "отзывается" на изменение потока движущейся по околоземным орбитам С.м. Влияния, не связанные с орбитальными движениями, например непосредственное воздействие гравитационного поля или электромагнитного излучения, могут породить лишь гармонический ряд (1/m)Т_с, т.е. только периоды 5,9; 7,4, 14,8; 29,5 суток. Изменение солнечной активности с ритмом около 27 суток также не может породить обнаруженный набор ритмов.

Помимо ритмов, связанных с синодическим лунным месяцем, в изменениях потока С.м. должны также присутствовать ритмы, связанные с изменением положения перигея Луны, изменением положения линии узлов и т.п.

Кроме плавных изменений, связанных с вращением Земли и изменением относительного положения Земли, Луны, Солнца и планет, для потоков С.м. характерны сильные кратковременные всплески, связанные с гравитационной фокусировкой звездами и другими астрономическими объектами. Этот эффект аналогичен известному эффекту гравилинзирования света. Но в связи с тем, что скорости частиц С.м. много меньше скорости света, их фокусировка гравитационными полями небесных тел происходит несравненно сильнее.

С.м., наряду с электромагнитным излучением и космическими лучами, является носителем космоземных связей, так как некоторые из компонентов С.м. (нейтрино, малые черные дыры), свободно достигая поверхности Земли, могут оказывать влияние на ход геофизических, биологических, физико-химических процессов.

А.Г.Пархомов