Πιστωτική εικόνα: U του Σικάγου
Οι αστροφυσικοί με επικεφαλής τον Andrey Kravtsov του Πανεπιστημίου του Σικάγο έχουν επιλύσει μια ενοχλητική αντίφαση μεταξύ μιας ευνοημένης θεωρίας για το πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες και τι βλέπουν οι αστρονόμοι στα τηλεσκόπια τους.
Οι αστροφυσικοί βασίζουν την κατανόησή τους για το πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες σε μια επέκταση της θεωρίας του big bang που ονομάζεται θεωρία της ψυχρής σκοτεινής ύλης. Σε αυτήν την τελευταία θεωρία, οι μικροί γαλαξίες συγκρούονται και συγχωνεύονται, προκαλώντας ριπές σχηματισμού αστεριών που δημιουργούν τους διαφορετικούς τύπους μαζικών και φωτεινών γαλαξιών που βλέπουν οι αστρονόμοι στον ουρανό σήμερα. (Η σκοτεινή ύλη παίρνει το όνομά της από την ιδέα ότι το 85 τοις εκατό της συνολικής μάζας του σύμπαντος αποτελείται από άγνωστη ύλη που δεν είναι ορατή στα τηλεσκόπια, αλλά των οποίων τα βαρυτικά αποτελέσματα μπορούν να μετρηθούν στους φωτεινούς γαλαξίες.)
Αυτή η θεωρία ταιριάζει σε ορισμένα βασικά δεδομένα που έχουν συλλέξει οι αστροφυσικοί τα τελευταία χρόνια. Δυστυχώς, όταν οι αστροφυσικοί πραγματοποίησαν προσομοιώσεις υπερυπολογιστών πριν από αρκετά χρόνια, κατέληξαν με 10 φορές περισσότερους δορυφόρους σκοτεινής ύλης - συσσωματώματα σκοτεινής ύλης σε τροχιά γύρω από έναν μεγάλο γαλαξία - από ό, τι περίμεναν.
"Το πρόβλημα ήταν ότι οι προσομοιώσεις δεν ταιριάζουν με τις παρατηρήσεις των ιδιοτήτων του γαλαξία," είπε ο David Spergel, καθηγητής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Princeton. "Τι αντιπροσωπεύει το έργο του Andrey είναι μια πολύ εύλογη λύση σε αυτό το πρόβλημα."
Ο Kravtsov και οι συνεργάτες του βρήκαν την πιθανή λύση σε νέες προσομοιώσεις υπερυπολογιστών που θα περιγράψουν σε ένα έγγραφο που θα εμφανιστεί στο τεύχος 10 Ιουλίου του Astrophysical Journal. «Η λύση στο πρόβλημα είναι πιθανό να είναι ο τρόπος με τον οποίο εξελίσσονται οι γαλαξίες των νάνων»; Ο Kravtsov είπε, αναφερόμενος στους μικρούς γαλαξίες που κατοικούν στα περιθώρια των μεγάλων γαλαξιών.
Γενικά, οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι ο σχηματισμός πολύ μικρών γαλαξιών νάνων πρέπει να κατασταλεί. Αυτό συμβαίνει επειδή το αέριο που απαιτείται για τον συνεχή σχηματισμό αστεριών μπορεί να θερμανθεί και να αποβληθεί από την πρώτη γενιά εκρηκτικών αστεριών σουπερνοβών. Επιπλέον, η υπεριώδης ακτινοβολία από γαλαξίες και κβάζαρ που άρχισε να γεμίζει το σύμπαν πριν περίπου 12 δισεκατομμύρια χρόνια θερμαίνει το διαγαλαξιακό αέριο, διακόπτοντας την παροχή φρέσκου αερίου στους νάνους γαλαξίες.
Στις προσομοιώσεις, ο Kravtsov, μαζί με τον Oleg Gnedin του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου και την Anatoly Klypin του Κρατικού Πανεπιστημίου του Νέου Μεξικού, διαπίστωσαν ότι μερικοί από τους γαλαξίες νάνους που είναι μικροί σήμερα ήταν πιο ογκώδεις στο παρελθόν και θα μπορούσαν να συλλέγουν βαρυτικά το αέριο που πρέπει να σχηματίσουν αστέρια και να γίνουν γαλαξίες.
«Τα συστήματα που φαίνονται μάλλον αδύναμα και αναιμικά σήμερα θα μπορούσαν, στις μέρες της δόξας τους, να σχηματίσουν αστέρια για μια σχετικά σύντομη περίοδο»; Ο Kravtsov είπε. «Μετά από μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης μάζας, έχασαν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας τους όταν βίωσαν ισχυρές παλιρροιακές δυνάμεις από τον γαλαξία-ξενιστή τους και άλλους γαλαξίες που τους περιβάλλουν.»
Αυτός ο γαλαξιακός; κανιβαλισμός; επιμένει ακόμη και σήμερα, με πολλά από τα «κανιβαλισμένα»; νάνοι γαλαξίες που γίνονται δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη βαρυτική έλξη μεγαλύτερων γαλαξιών.
«Ακριβώς όπως οι πλανήτες στο ηλιακό σύστημα που περιβάλλουν τον ήλιο, ο γαλαξίας μας στον Γαλαξία μας και ο πλησιέστερος γείτονάς του, ο γαλαξίας της Ανδρομέδας, περιβάλλονται από περίπου δώδεκα αμυδρούς; νάνος; γαλαξίες ,; Ο Kravtsov είπε. Αυτά τα αντικείμενα τραβήχτηκαν από τη βαρυτική έλξη του Γαλαξία και της Ανδρομέδας πριν από λίγο καιρό κατά τη διάρκεια της εξέλιξής τους.
Οι προσομοιώσεις είχαν πετύχει όπου άλλοι είχαν αποτύχει, επειδή η ομάδα του Kravtsov ανέλυσε προσομοιώσεις που ήταν σε κοντινή απόσταση σε υψηλή ανάλυση. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να παρακολουθεί την εξέλιξη μεμονωμένων αντικειμένων στις προσομοιώσεις. Αυτό είναι μάλλον δύσκολο και δεν γίνεται συχνά σε αναλύσεις κοσμολογικών προσομοιώσεων. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση ήταν το κλειδί για να αναγνωρίσουμε τι συνέβαινε και να πάρουμε το αποτέλεσμα; Ο Kravtsov είπε.
Το αποτέλεσμα βάζει το σενάριο της ψυχρής σκοτεινής ύλης σε πιο συμπαγές έδαφος. Οι επιστήμονες προσπάθησαν να τροποποιήσουν τις κύριες αρχές του σεναρίου και τις ιδιότητες των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης για να εξαλείψουν την έντονη ασυμφωνία μεταξύ της θεωρίας και της παρατήρησης των νάνων γαλαξιών. «Αποδεικνύεται ότι οι προτεινόμενες τροποποιήσεις εισήγαγαν περισσότερα προβλήματα από αυτά που επιλύθηκαν»; Ο Kravtsov είπε.
Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν στο Εθνικό Κέντρο Εφαρμογών Υπερυπολογιστών, Πανεπιστήμιο του Ιλλινόις στο Urbana-Champaign, με επιχορηγήσεις που παρέχονται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και την Εθνική Διοίκηση Αεροναυτικής και Διαστήματος.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο Τύπου του Πανεπιστημίου του Σικάγο
