Кредитний імідж: U Чикаго
Астрофізики під керівництвом Чиказького університету Андрія Кравцова вирішили неприємне протиріччя між прихильною теорією того, як утворюються галактики, і тим, що астрономи бачать у своїх телескопах.
Астрофізики базують своє розуміння того, як утворюються галактики на розширенні теорії великого вибуху, що називається теорією холодної темної матерії. У цій останній теорії малі галактики стикаються і зливаються, викликаючи сплески утворення зірок, які створюють різні типи масивних і яскравих галактик, які сьогодні астрономи бачать на небі. (Темна матерія бере свою назву від ідеї, що 85 відсотків загальної маси Всесвіту складаються з невідомої речовини, невидимої для телескопів, але гравітаційні ефекти якої можна виміряти на світних галактиках.)
Ця теорія відповідає деяким ключовим даним, які зібрали астрофізики за останні роки. На жаль, коли астрофізики кілька років тому проводили моделювання суперкомп'ютерів, вони опинилися в 10 разів більше супутників темної матерії - скупчень темної речовини, що обертаються навколо великої галактики - ніж вони очікували.
«Проблема полягала в тому, що моделювання не відповідають спостереженням за властивостями галактики». сказав Девід Спергель, професор астрофізики в Принстонському університеті. «Що представляє робота Андрія - це дуже правдоподібне рішення цієї проблеми.
Кравцов та його співробітники знайшли потенційне рішення у нових моделях суперкомп'ютерів, які вони опишуть у статті, яка з’явиться у випуску про астрофізичний журнал 10 липня. "Вирішення проблеми, ймовірно, полягає в тому, як розвиваються карликові галактики," - сказав Кравцов, маючи на увазі маленькі галактики, які населяють межі великих галактик.
В цілому астрофізики вважають, що формування дуже маленьких карликових галактик слід придушити. Це тому, що газ, необхідний для подальшого утворення зірок, може бути нагрітий і вигнаний першим поколінням вибухаючих зірок наднових. Крім того, ультрафіолетове випромінювання галактик і квазарів, яке почало заповнювати Всесвіт приблизно 12 мільярдів років тому, нагріває міжгалактичний газ, припиняючи подачу свіжого газу до карликових галактик.
Під час симуляцій Кравцов разом з Олегом Гнедіним з Інституту космічного телескопа та Анатолієм Кліпіном з Державного університету Нью-Мексико виявили, що деякі карликові галактики, які є малі сьогодні, були більш масивними в минулому і могли гравітаційно збирати газ, який вони необхідно сформувати зірки і стати галактикою.
«Системи, які сьогодні виглядають досить слабкими та анемічними, можуть у свої дні слави сформувати зірки за порівняно короткий період». - сказав Кравцов. «Після періоду швидкого зростання маси вони втратили основну частину своєї маси, коли відчули сильні припливні сили з боку своєї галактики-господаря та інших оточуючих їх галактик.
Цей галактичний «канібалізм» зберігається і сьогодні, при цьому багато хто з "розкулених" карликові галактики стають супутниками, що обертаються в орбіті в гравітаційному тягу більших галактик.
«Так само, як планети Сонячної системи, що оточують Сонце, наша галактика Чумацький Шлях та її найближчий сусід, галактика Андромеда, оточені десятком слабких карликів? галактики,? - сказав Кравцов. "Ці об'єкти були затягнуті гравітаційним притяганням Чумацького Шляху та Андромеди деякий час тому під час їх еволюції."
Моделювання вдалося там, де інші не змогли, тому що команда Кравцова аналізувала симуляції, що були між часом з високою роздільною здатністю. Це дозволило команді відстежувати еволюцію окремих об'єктів у симуляціях. «Це досить складно і не часто робиться при аналізі космологічних симуляцій. Але в цьому випадку було ключовим визнати, що відбувається, і отримати результат ,? - сказав Кравцов.
Результат ставить сценарій холодної темної матерії на більш твердий грунт. Вчені намагалися модифікувати основні положення сценарію та властивості частинок темної речовини, щоб усунути яскраві розбіжності між теорією та спостереженням за карликовими галактиками. «Виявляється, запропоновані модифікації внесли більше проблем, ніж їх вирішили» - сказав Кравцов.
Моделювання проводилися в Національному центрі застосувань суперкомп'ютерів, Університеті Іллінойсу в Урбані-Шампені, за гранти, надані Національним науковим фондом та Національною адміністрацією з питань аеронавтики та космосу.
Оригінальне джерело: Університет Чикаго
