Если это подтвердится, то мы придем к поразительному выводу, что количество темной материи гораздо больше, чем светящейся.

Фриц Цвикки (1898–1974) вырос в Европе и окончил Цюрихский политехнический институт, где раньше учился Альберт Эйнштейн. В 1925 году Цвикки уехал в Калифорнию, где располагались Маунт-Вильсоновская и Паломарская обсерватории. За последующие двенадцать лет Фриц Цвикки получил множество научных результатов, которые поставили его в ряд величайших астрономов XX века. Но в своих открытиях он настолько опережал свое время, что коллеги его часто не понимали. Поэтому Фриц Цвикки жил в состоянии острого конфликта с научным сообществом. Один из очевидцев вспоминал: «Окружающие видели в нем сумасшедшего, а он их считал глупцами». В результате у Цвикки, который нисколько не скрывал своего мнения о коллегах, возникали проблемы с публикациями трудов, с признанием его приоритета и с получением наблюдательного времени на крупнейших телескопах с диаметром в 2,5 и 5 метров.

Важнейшим открытием Фрица Цвикки является объяснение в 1934 году (вместе с Вальтером Бааде) механизма взрыва сверхновых звезд. Цвикки и Бааде предположили, что в какой-то момент эволюции массивной звезды гравитация преодолевает давление раскаленной материи и ядро массивной звезды быстро схлопывается в плотный нейтронный шар размером около десяти километров. При этом выделяется столько энергии, что внешняя оболочка звезды разлетается в разные стороны, выпуская наружу мощное световое излучение, которое можно заметить на расстоянии даже миллиардов световых лет. На месте взрыва сверхновой остается маленькая по размеру нейтронная звезда. Эта работа Цвикки — Бааде оказала на астрофизику и космологию огромное влияние. Спустя тридцать три года предсказание Цвикки и Бааде о существовании нейтронных звезд смогла подтвердить Джоселин Белл, открывшая в 1967 году пульсары, которые представляют собой нейтронные звезды с сильным магнитным полем. С тех пор пульсары являются важнейшим объектом для исследователей. В частности, движение двойного пульсара доказало существование гравитационных волн и подтвердило теорию Эйнштейна, за что Дж. Тейлору и Р. Хюлзу была присуждена Нобелевская премия 1993 года. Статью Цвикки — Бааде 1934 года о сверхновых, нейтронных звездах и космических лучах нобелевский лауреат Кип Торн назвал «одним из самых пророческих документов в истории физики и астрономии». Астроном Цвикки нашел в небе 129 сверхновых звезд, установив этим рекорд. Телескопы, снабженные компьютерами, довели к концу XX века число открытых сверхновых до многих тысяч. Четыре Нобелевские премии по физике были присуждены за работы, связанные с нейтронными звездами и сверхновыми. Более четверти миллиона научных статей опубликовано о сверхновых, название которым придумали Цвикки и Бааде.

В 1937 году Цвикки высказал важнейшую идею о гравитационном линзировании на галактиках (см. илл. 3 и 4). Но самым интригующим и важным открытием Цвикки стало доказательство существования темной материи. В 1933 году он опубликовал исследование скоростей скопления галактик в созвездии Волосы Вероники. Зная скорости движения отдельных галактик, Цвикки с помощью закона гравитации Ньютона вычислил массу всего скопления, ведь в стабильном скоплении скорости движения галактик не должны превышать скорость убегания из системы, которая задается массой всего скопления.

Общую массу галактического скопления Волос Вероники Цвикки оценил и вторым способом, подсчитав видимое количество галактик в скоплении и умножив его на типичную массу галактики. Оказалось, что суммарная масса видимых галактик в сотни раз меньше, чем масса скопления, полученная из изучения скоростей движения галактик. Цвикки сделал вывод, что основная масса вещества в скоплении Волос Вероники является невидимой для наблюдателя — он назвал ее темной материей. И хотя после уточнения значения постоянной Хаббла соотношение между невидимой и видимой массой скопления уменьшилось, общий вывод Цвикки о доминировании темной материи был бесспорен.

До Цвикки такие астрономы и ученые, как Герман Гельмгольц, Анри Пуанкаре, Джеймс Джинс, Якобус Каптейн и Ян Оорт, изучали возможность наличия в нашей Галактике темной материи. Но только после убедительных работ Цвикки существование невидимой составляющей космоса можно было считать доказанным. Это открытие, как и другие результаты Цвикки, долго не получало должного признания. Новым этапом в проблеме темной материи стали работы Веры Рубин и ее соавторов.