Астрономы разрешили проблему недостатка карликовых галактик около Млечного Пути

Астрономы создали одну из наиболее детальных компьютерных моделей зарождения галактики, подобной Млечному Пути. Она помогла разрешить проблему недостатка наблюдаемых карликовых галактик в местной группе. Статья ученых опубликована в журнале The Astrophysical Letters, кратко о ней рассказывает пресс-релиз на сайте Калифорнийского технологического института.

Согласно старым моделям происхождения Млечного Пути, наша галактика должна быть окружена тысячами карликовых галактик, состоящих из нескольких миллиардов звезд. В действительности же ученым на сегодняшний день удалось обнаружить всего лишь около пятидесяти таких объектов в местной группе. Ранее исследователи предполагали, что в их расчетах есть неточность, так как они не до конца понимают природу темной материи, которая вместе с темной энергией составляет около 95 процентов наблюдаемой Вселенной. Однако в новая симуляция американских астрономов показывает, что проблема была не в «скрытой» материи.

В своей работе исследователи учли множество дополнительных сил, связанных с влиянием звезд на нашу галактику и ее окрестности. Кроме обычных компонентов, вроде водородного газа или темной материи, они добавили в модель давление электромагнитного излучения, фотоионизацию и фотоэлектрический нагрев частиц межзвездной пыли, звездный ветер, коллапс звездных ядер и рождение сверхновых типа Ia в результате взрывов белых карликов. Для проведения расчетов и создания модели ученым пришлось использовать две тысячи компьютеров, которые в совокупности работали 700 тысяч часов процессорного времени. По подсчетам журнала Popular Mechanics, если бы над этой задачей работал один обычный компьютер, то это бы заняло у него почти 80 лет.

В итоге исследователям удалось получить в моделировании галактику с массой, приблизительно равной массе Млечного Пути (7×10¹⁰ масс Солнца), вокруг которой существует «правильное» число карликовых галактик. Как оказалось, что взрывы сверхновых оказались способны оказывать значительное влияние на материал, из которого формируются звезды, и на карликовые галактики. Создаваемый ими звездный ветер вполне может разрушить молодые карликовые галактики еще до наступления их зрелости, «выдувая» из них звезды и газ.

Симуляция охватывает период с момента спустя 100 миллионов после рождения Вселенной (z = 30) и до наших дней (z = 0). Как именно происходила эволюция галактики, подобной Млечному пути, можно посмотреть на видео:

В дальнейшем исследователи планируют продолжить работу над моделью, использовав до 20 миллионов часов процессорного времени. Они надеются предсказать, сколько самых маленьких и тусклых галактик ученым еще предстоит открыть.

Космологические симуляции (о них мы недавно подробно 

) представляют собой программу, которой задается начальное состояние некоторого количества частиц и законы их поведения. После этого она предоставляется сама себе и рассчитывает свойства и взаимодействие этих частиц во времени. Каждый элемент такой модели может быть звездой, галактикой, участком темной материи конкретной массы или просто неким объемом Вселенной ограниченного размера. Симуляции очень удобны для объяснения процессов, происходящих в космосе, и для их детального изучения на компьютере.