Naukowcy mapują sieć ciemnej materii otaczającej Drogę Mleczną

0
260

Astronomowie naturalnie skupili swoje teleskopy na najbliższej nam części Wszechświata, ponieważ te gwiazdy i galaktyki można badać w najdrobniejszych szczegółach. Ale astrofizycy czasami walczyli o wyrównanie populacji naszej galaktycznej dzielnicy za pomocą teorii ciemnej materii. Na przykład wcześniejsze modele przewidywały więcej sąsiednich galaktyk, niż faktycznie zaobserwowano w rzeczywistym wszechświecie, problem nazwany problemem „brakujących satelitów”.

Duże skupiska ciemnej materii powinny mieć wystarczające przyciąganie grawitacyjne, aby wprowadzić gaz, który gromadzi się w gwiazdach, a później w galaktykach. Ale innym problemem jest to, że niektóre symulacje generują duże, orbitujące kępy ciemnej materii, które wyglądają jak te, które powinnam galaktyki satelitarne, ale wydaje się, że nie mają one odpowiedników we wszechświecie rzeczywistym. Nazywa się to problemem „zbyt dużych, by upaść”, ponieważ uważa się, że ogromne plamy ciemnej materii są zbyt masywne, aby nie mogły utworzyć w nich galaktyk.

Trzecie wyzwanie wynika z faktu, że galaktyki satelitarne wirujące wokół Drogi Mlecznej i Andromedy wydają się krążyć w płaszczyźnie, a nie rozrzucone dookoła – coś, czego fizycy ciemnej materii nie przewidzieli.

Są też kosmologiczne problemy, którymi Frenk i jego koledzy chcą się zająć. Astronomowie wykorzystujący pobliskie wybuchy supernowych i inne lokalne zjawiska do pomiaru szybkości rozszerzania się wszechświata otrzymują inne odpowiedzi niż ci, którzy badają wczesny wszechświat. Jeśli modele ciemnej materii są prawidłowe, musi istnieć sposób na rozwiązanie kłopotliwej i utrzymującej się rozbieżności między obserwacjami z przeszłości i obecnie.

Ale symulacje takie jak SIBELIUS mogą pomóc. Może się okazać, że miejsce, w którym galaktyka żyje w kosmicznej sieci ciemnej materii, naprawdę ma znaczenie dla pomiarów tempa ekspansji Wszechświata. A co, jeśli Droga Mleczna jest czymś w rodzaju „dziury” w sieci — jeśli bardziej przypomina obszar wiejski pomiędzy metropoliami ciemnej materii? Jeśli nasza część Wszechświata nie jest w rzeczywistości reprezentatywna, to nasze lokalne pomiary tego, jak szybko Wszechświat wydmuchuje na zewnątrz, mogą być nieco nieobiektywne.

Droga Mleczna może znajdować się w dość gęstym regionie ciemnej materii lub w rzadkim, mówi Priyamvada Natarajan, astrofizyk i ekspert od ciemnej materii z Uniwersytetu Yale. „Najfajniejsze w tej symulacji jest to, że mogą odpowiedzieć: jak typowa lub niezwykła jest nasza lokalna wielkość? Jak rzadki jest rozkład materii, którą widzimy wokół nas? Jesteśmy na górze czy w dolinie?” ona mówi.

Jenny Sorce, astrofizyk z Institut d’Astrophysique Spatiale w Orsay we Francji, która pomogła zaprojektować podobny rodzaj symulacji, zwany CLONE, mówi, że porównując galaktyki obserwowane przez teleskopy z tym, co widać w symulacjach, konieczne jest porównanie jabłek z jabłkami. skupił się na galaktykach w gromadzie w Pannie. „To nie jest tak, że można porównać jeden typ klastra z innym, jeśli nie mają one tej samej historii lub tego samego środowiska”, mówi.

Frenk i jego zespół przeprowadzili wiele wstępnych testów na własnych komputerach w niskiej rozdzielczości. Ale czas w superkomputerach, podobnie jak w teleskopach, jest ograniczony. Mieli tylko jedną szansę na przeprowadzenie pełnej symulacji, która zajęła miliony godzin czasu obliczeniowego na tysiącach rdzeni komputera. Jednak na podstawie wyników ich symulacji odkryli, że sąsiedztwo Drogi Mlecznej rzeczywiście wydaje się nietypowe: żyjemy w kosmicznym regionie z mniej niż przeciętnymi galaktykami, ale jest też więcej dużych gromad galaktyk niż przeciętnie. To jak życie w mieście o niskiej wysokości, takim jak Los Angeles, które mimo to ma w oddali łańcuchy górskie.

Jeśli Droga Mleczna jest rzeczywiście dziwna, może pomóc wyjaśnić pewne tajemnice ciemnej materii, spekulują Frenk i Boylan-Kolchin. Jeśli jesteśmy w niewielkiej części wszechświata, może to wyjaśniać, dlaczego lokalne pomiary tempa ekspansji są inne niż można by się spodziewać na podstawie pomiarów odległego wszechświata.

A jeśli nasza galaktyka znajduje się w środku nietypowego sąsiedztwa, może to wyjaśniać, dlaczego satelity są w nietypowej konfiguracji — może zostały wciągnięte na orbitę Drogi Mlecznej w szczególny sposób.

Innymi słowy, jeśli sąsiedztwo Drogi Mlecznej jest rzeczywiście niezwykłe, oznacza to, że teoria zimnej ciemnej materii przetrwa te wyzwania – na razie.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj