Symulacja galaktyki bez ciemnej materii

Symulacja galaktyki bez ciemnej materii
Symulacja galaktyki bez ciemnej materii
Anonim

Aby odtworzyć ten proces na komputerze, zmienili prawa grawitacji Newtona. Galaktyki, które powstały dzięki informatyce komputerowej, są podobne do tych, które istnieją dzisiaj. Według naukowców ich założenia mogą rozwiązać wiele zagadek współczesnej kosmologii.

Kosmolodzy sugerują, że po Wielkim Wybuchu materia nie była równomiernie rozłożona. Gęstsze miejsca przyciągały więcej materiału z otoczenia dzięki silniejszym siłom grawitacyjnym. W ciągu kilku miliardów lat te gromady gazów ostatecznie utworzyły galaktyki, które widzimy dzisiaj.

Ważnym elementem tej teorii jest ciemna materia. Z jednej strony uważa się, że jest odpowiedzialny za początkową nierównomierną dystrybucję, która doprowadziła do akumulacji chmur gazowych. To również wyjaśnia niektóre z zaskakujących obserwacji. Na przykład gwiazdy w wirujących galaktykach często poruszają się tak szybko, że muszą z nich wylecieć. Wygląda na to, że galaktyki mają dodatkowe źródło grawitacji, które zapobiega temu zjawisku, którego nie można zobaczyć za pomocą teleskopów: ciemna materia. Ale nadal nie ma bezpośrednich dowodów na jego istnienie.

„Być może same siły grawitacyjne nie zachowują się tak, jak wcześniej sądzono” – wyjaśnia profesor Pavel Krupa. Ta teoria nazywa się zmodyfikowaną dynamiką Newtona (MOND). Został odkryty przez izraelskiego fizyka Mordechaja Milgroma. Zgodnie z teorią przyciąganie między dwiema masami jest zgodne z prawami Newtona tylko do pewnego momentu. Przy bardzo małych przyspieszeniach, jak w przypadku galaktyk, staje się znacznie silniejszy. To dlatego galaktyki nie rozpadają się z powodu prędkości rotacji.

W symulacji naukowcy wykorzystali program komputerowy do złożonych obliczeń grawitacyjnych opracowany przez grupę Krupy. W MOND przyciąganie ciała zależy nie tylko od jego własnej masy, ale także od tego, czy w jego pobliżu znajdują się inne obiekty.

Image
Image

Następnie naukowcy wykorzystali oprogramowanie do symulacji powstawania gwiazd i galaktyk, zaczynając od obłoku gazowego kilkaset tysięcy lat po Wielkim Wybuchu. „Pod wieloma względami nasze wyniki są zaskakująco zbliżone do tego, co faktycznie obserwujemy za pomocą teleskopów” – wyjaśnia Krupa. Na przykład rozkład i prędkość gwiazd w galaktykach generowanych komputerowo mają ten sam wzór, co na nocnym niebie. „Ponadto nasze symulacje doprowadziły głównie do powstania wirujących galaktyk dyskowych, takich jak Droga Mleczna, i prawie wszystkich innych dużych galaktyk, jakie znamy” – mówi naukowiec. „Z drugiej strony symulacje ciemnej materii zasadniczo tworzą galaktyki bez oddzielnych dysków materii – rozbieżność z obserwacjami, która jest trudna do wyjaśnienia”.

Obliczenia oparte na istnieniu ciemnej materii są również bardzo wrażliwe na zmiany parametrów, takich jak częstotliwość supernowych i ich wpływ na rozkład materii w galaktykach. Jednak w modelowaniu MOND czynniki te nie odgrywały prawie żadnej roli.

Jednak ostatnio opublikowane wyniki z Bonn, Pragi i Strasburga nie są prawdziwe w każdym calu. „Nasze modelowanie to dopiero pierwszy krok”, podkreśla Krupa. Na przykład naukowcy poczynili do tej pory bardzo proste założenia dotyczące pierwotnego rozmieszczenia materii i warunków w młodym wszechświecie. „Teraz musimy powtórzyć obliczenia i uwzględnić bardziej złożone czynniki wpływające. Wtedy zobaczymy, czy teoria MOND naprawdę wyjaśnia rzeczywistość”.

Wyniki opublikowano w Astrophysical Journal.

Zalecana: