Źródło zdjęcia: U of Chicago
Astrofizyk kierowany przez Andrieja Krawrawowa z Uniwersytetu w Chicago rozwiązał zawstydzającą sprzeczność między ulubioną teorią powstawania galaktyk a tym, co astronomowie widzą w swoich teleskopach.
Astrofizycy opierają swoje zrozumienie tego, jak powstają galaktyki na rozszerzeniu teorii Wielkiego Wybuchu zwanej teorią zimnej ciemnej materii. W tej ostatniej teorii małe galaktyki zderzają się i łączą, powodując wybuchy formacji gwiazd, które tworzą różne typy masywnych i jasnych galaktyk, które astronomowie widzą dziś na niebie. (Ciemna materia bierze swoją nazwę od idei, że 85 procent całkowitej masy wszechświata składa się z nieznanej materii niewidocznej dla teleskopów, ale której efekty grawitacyjne można zmierzyć na galaktykach świetlnych.)
Teoria ta pasuje do niektórych kluczowych danych zebranych przez astrofizyków w ostatnich latach. Niestety, kiedy kilka lat temu astrofizycy przeprowadzili symulacje superkomputera, otrzymali 10 razy więcej satelitów ciemnej materii - skupisk ciemnej materii krążących wokół dużej galaktyki - niż się spodziewali.
Problem polegał na tym, że symulacje nie zgadzają się z obserwacjami właściwości galaktyki. powiedział David Spergel, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Princeton. „Praca Andreya stanowi bardzo prawdopodobne rozwiązanie tego problemu.”
Krawcow i jego współpracownicy znaleźli potencjalne rozwiązanie w nowych symulacjach superkomputerów, które opiszą w artykule, który ukaże się w numerze Astrophysical Journal z 10 lipca. „Rozwiązaniem tego problemu może być ewolucja galaktyk karłowatych” Kravtsov powiedział, odnosząc się do małych galaktyk zamieszkujących skraj dużych galaktyk.
Ogólnie rzecz biorąc, astrofizycy uważają, że tworzenie bardzo małych galaktyk karłowatych powinno być stłumione. Wynika to z faktu, że gaz wymagany do dalszego formowania gwiazd może być ogrzewany i wydalany przez pierwszą generację wybuchających gwiazd supernowych. Ponadto promieniowanie ultrafioletowe z galaktyk i kwazarów, które zaczęło wypełniać wszechświat około 12 miliardów lat temu, ogrzewa gaz międzygalaktyczny, odcinając dopływ świeżego gazu do galaktyk karłowatych.
W symulacji Kravtsov, wraz z Olegiem Gnedinem z Space Telescope Science Institute i Anatolyem Klypinem z New Mexico State University, odkryli, że niektóre małe galaktyki karłowate były w przeszłości bardziej masywne i mogły grawitacyjnie zbierać gaz muszą tworzyć gwiazdy i stać się galaktyką.
„Systemy, które wydają się dziś dość słabe i anemiczne, mogłyby w czasach świetności tworzyć gwiazdy przez stosunkowo krótki okres czasu”. Kravtsov powiedział. „Po okresie szybkiego wzrostu masy stracili większość swojej masy, gdy doświadczyli silnych sił pływowych z galaktyki gospodarza i innych otaczających ich galaktyk.”
Ten galaktyczny? Kanibalizm? utrzymuje się nawet dziś, z wieloma „kanibalizowanymi” galaktyki karłowate stają się satelitami krążącymi w sile grawitacyjnej większych galaktyk.
„Podobnie jak planety w Układzie Słonecznym otaczające Słońce, nasza galaktyka Drogi Mlecznej i jej najbliższy sąsiad, galaktyka Andromeda, są otoczone przez tuzin słabych„ karłów ”. galaktyki? Kravtsov powiedział. „Obiekty te zostały przyciągnięte przez przyciąganie grawitacyjne Drogi Mlecznej i Andromedy jakiś czas temu podczas ich ewolucji.
Symulacje zakończyły się niepowodzeniem tam, gdzie inne zawiodły, ponieważ zespół Krawcowa przeanalizował symulacje, które były ściśle rozmieszczone w czasie w wysokiej rozdzielczości. Umożliwiło to zespołowi śledzenie ewolucji poszczególnych obiektów w symulacjach. Jest to raczej trudne i nie jest często wykonywane w analizach symulacji kosmologicznych. Ale w tym przypadku kluczem było rozpoznanie, co się dzieje i uzyskanie wyniku? Kravtsov powiedział.
Rezultat stawia scenariusz zimnej ciemnej materii na twardszym gruncie. Naukowcy próbowali zmodyfikować główne założenia scenariusza i właściwości cząstek ciemnej materii, aby wyeliminować rażącą rozbieżność między teorią a obserwacją galaktyk karłowatych. „Okazuje się, że proponowane modyfikacje wprowadziły więcej problemów niż rozwiązały” Kravtsov powiedział.
Symulacje przeprowadzono w National Center for Supercomputer Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign, z grantami przekazanymi przez National Science Foundation i National Aeronautics and Space Administration.
Oryginalne źródło: University of Chicago News Release
