Bildkredit: U i Chicago
Astrofysiker under ledning av University of Chicagos Andrey Kravtsov har löst en pinsamt motsägelse mellan en gynnad teori om hur galaxer bildas och vad astronomer ser i sina teleskoper.
Astrofysiker baserar sin förståelse för hur galaxer bildas på en förlängning av big bang-teorin som kallas den kalla mörka materiens teori. I den senare teorin kolliderar och smälter små galaxer, vilket inducerar stjärnbildningar som skapar olika typer av massiva och ljusa galaxer som astronomer ser på himlen idag. (Mörk materia tar sitt namn från idén att 85 procent av universumets totala massa är gjord av okänd materia som är osynlig för teleskop, men vars gravitationseffekter kan mätas på ljusande galaxer.)
Denna teori passar vissa nyckeldata som astrofysiker har samlat in under de senaste åren. Tyvärr, när astrofysiker körde superdator-simuleringar för flera år sedan, slutade de med tio gånger fler mörkmaterialsatelliter - klumpar av mörkt material som kretsar kring en stor galax än vad de förväntade sig.
? Problemet har varit att simuleringarna inte matchar observationerna av galaxegenskaper ,? sa David Spergel, professor i astrofysik vid Princeton University. ? Vad Andreys arbete representerar är en mycket rimlig lösning på detta problem.?
Kravtsov och hans kollaboratörer hittade den potentiella lösningen i nya superdator-simuleringar som de kommer att beskriva i en artikel som kommer att visas i 10 juli-numret av Astrophysical Journal. ? Lösningen på problemet är troligtvis i hur dvärggalaxierna utvecklas ,? Kravtsov sa, med hänvisning till de små galaxerna som bor i fronten av stora galaxer.
I allmänhet anser astrofysiker att bildning av mycket små dvärggalaxier bör undertryckas. Detta beror på att gas som krävs för fortsatt bildning av stjärnor kan värmas upp och utvisas av den första generationen av exploderande supernovastjärnor. Dessutom värmer ultraviolett strålning från galaxer och kvasarer som började fylla universumet för ungefär 12 miljarder år sedan den intergalaktiska gasen och stänger av tillförseln av färsk gas till dvärggalaxier.
I simuleringarna fann Kravtsov, tillsammans med Oleg Gnedin från Space Telescope Science Institute och Anatoly Klypin från New Mexico State University, att några av de dvärggalaxier som är små idag har varit mer massiva tidigare och kunde gravitativt samla in gasen de behöver bilda stjärnor och bli en galax.
? Systemen som verkar ganska svaga och anemiska idag kan under sina glansdagar bilda stjärnor under en relativt kort period ,? Kravtsov sa. ? Efter en period med snabb masstillväxt förlorade de huvuddelen av sin massa när de upplevde starka tidvattenkrafter från sin värdgalax och andra galaxer som omger dem.?
Denna galaktiska? Kannibalism? kvarstår även i dag, med många av de? kannibaliserade? dvärggalaxier som blir satelliter som kretsar runt gravitationen från större galaxer.
? Precis som planeterna i solsystemet som omger solen, är vår Vintergalax och dess närmaste granne, Andromeda-galaxen, omgiven av cirka ett dussin svaga? Dvärg? galaxer ,? Kravtsov sa. ? Dessa objekt drogs in av gravitationen i Vintergatan och Andromeda för en tid sedan under deras utveckling.
Simuleringarna hade lyckats där andra hade misslyckats eftersom Kravtsovs team analyserade simuleringar som var nära åtskilda i tid med hög upplösning. Detta gjorde det möjligt för teamet att följa utvecklingen av enskilda objekt i simuleringarna. ? Detta är ganska svårt och görs inte ofta i analyser av kosmologiska simuleringar. Men i det här fallet var det nyckeln till att erkänna vad som hände och få resultatet ,? Kravtsov sa.
Resultatet sätter det kalla mörka materialet på mer fast mark. Forskare hade försökt att modifiera scenariets huvudprinciper och egenskaperna hos partiklar av mörkt material för att eliminera den bländande skillnaden mellan teori och observation av dvärggalaxier. ? Det visar sig att de föreslagna ändringarna införde fler problem än de löst ,? Kravtsov sa.
Simuleringarna utfördes vid National Center for Supercomputer Applications, University of Illinois i Urbana-Champaign, med bidrag tillhandahållna av National Science Foundation och National Aeronautics and Space Administration.
Originalkälla: University of Chicago News Release
