Galingiausias NASA superkompiuteris padėjo tyrėjams imituoti Tamsiosios materijos, supančios Paukščių Taką, aureolę. Šis naujas kompiuterinis modeliavimas parodo, kaip tamsiosios medžiagos susikaupia į „subhalos“ didesniame Paukščių taką supančiame aureole. Tai šiek tiek dėlionės, nes tamsiosios materijos nesutampa su mus supančių palydovinių galaktikų gumulėliais.
Kalifornijos Santa Kruso universiteto tyrėjai panaudojo galingiausią NASA superkompiuterį, kad atliktų didžiausią iki šiol modeliuotą tamsiųjų medžiagų halo, formuojančio Paukščių Tako galaktiką, formavimąsi ir evoliuciją. Jų rezultatai rodo precedento neturinčias detales halo struktūroje, suteikiančias vertingą įrankį mūsų galaktikos evoliucijos istorijai suprasti.
Kiekvieną galaktiką supa paslaptingos tamsiosios medžiagos halo, kurią galima aptikti tik netiesiogiai, stebint jos gravitacinį poveikį. Nematomas haloras yra daug didesnis ir sferingesnis nei jo centre esanti šviečianti galaktika. Naujausi kompiuteriniai modeliavimai parodė, kad halogenas yra stebėtinai daug, o tam tikrosios medžiagos koncentracijos halogeninės gravitacijos atžvilgiu susirišusiuose „subhalos“ santykinai tankios. Naujas tyrimas, kuris buvo priimtas publikuoti „Astrophysical Journal“, rodo daug platesnę struktūrą nei bet kuris ankstesnis tyrimas.
"Mes randame beveik 10 000 subhalos, maždaug vienu masteliu daugiau nei bet kuriuose ankstesniuose modeliavimuose, o kai kurie iš mūsų subhalos eksponuoja" postruktūrą ". Tai buvo tikimasi teoriškai, tačiau mes tai pirmą kartą parodėme skaitmeniniu modeliavimu", - sakė jis. Piero Madau, UCSC astronomijos ir astrofizikos profesorius ir straipsnio bendradarbis.
Jürgas Diemandis, Hablo podoktorantūros bendradarbis iš UCSC ir pirmasis darbo autorius, teigė, kad nauji rezultatai apsunkina vadinamąją „trūkstamą palydovo problemą“. Problema ta, kad normalios materijos kaupimasis mūsų galaktikoje ir aplink ją - nykštukinių palydovinių galaktikų pavidalu - nesutampa su tamsiosios medžiagos, kuri matoma modeliuotoje medžiagoje, gumulumu.
„Astronomai nuolatos atranda naujas nykštukines galaktikas, tačiau jų vis dar yra maždaug 15, palyginti su maždaug 120 panašaus dydžio tamsiųjų medžiagų subhalių mūsų modeliavime. Taigi, kurie iš jų priima nykštukines galaktikas, ir kodėl? “ Diemand sakė.
Madau teigia, kad teoriniai modeliai, kuriuose žvaigždžių formavimasis yra ribojamas tam tikrų tam tikros rūšies tamsiosios medžiagos halų - pakankamai masyvių ar anksti formuojančių - gali padėti pašalinti neatitikimą.
Nors tamsiosios materijos prigimtis išlieka paslaptis, atrodo, kad ji sudaro apie 82 procentus visatos materijos. Dėl to visatos struktūros evoliuciją paskatino tamsiosios medžiagos gravitacinė sąveika. „Įprasta“ medžiaga, iš kurios susidaro dujos ir žvaigždės, pateko į „gravitacinius šulinius“, kuriuos sukūrė tamsiosios medžiagos gumulėliai, ir atsirado galaktikos tamsiosios medžiagos halos centruose.
Iš pradžių gravitacija veikė nedidelius tankio svyravimus, vykstančius netrukus po Didžiojo sprogimo, kad būtų suburti pirmieji tamsiosios medžiagos gumulėliai. Hierarchiškai susiliejus mažesniems paveldėtojams, jie išaugo į vis didesnius būrius. Tai procesas, kurį UCSC tyrėjai imitavo NASA Ames tyrimų centre esančiame superkompiuteryje „Columbia“ - viename greičiausių kompiuterių pasaulyje. Modeliavimas užtruko porą mėnesių, jis vienu metu veikė nuo 300 iki 400 procesorių 320 000 „cpu-valandų“, - teigė D. Diemandas.
Koautoras Michaelas Kuhlenas, kuris pradėjo dirbti su projektu UCSC, o dabar yra Pažangiųjų studijų institute Prinstone, teigė, kad tyrėjai nustatė pradines sąlygas, remdamiesi naujausiais Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondo (WMAP) rezultatais. eksperimentuoti. Kovo mėn. Paskelbti nauji WMAP rezultatai pateikia išsamiausią visų laikų kūdikių vaizdą.
Modeliavimas prasideda maždaug po 50 milijonų metų po Didžiojo sprogimo ir apskaičiuojama 234 milijonų tamsiosios medžiagos dalelių sąveika per 13,7 milijardo metų kosmologinį laiką, kad būtų galima sukurti halogeną tokiu pat mastu kaip Paukščių Takas. Susikaupimai, esantys halogeno viduje, yra susijungimų liekanos, kai mažesnių halų šerdys išgyveno kaip gravitaciniai surišti subhalos, skriejančios didesnėje pagrindinėje sistemoje.
Imituojant buvo sukurti penki masyvūs subhalos (kiekvienas daugiau nei 30 milijonų kartų viršija Saulės masę) ir daug mažesnių, esančių vidiniame 10 procentų pagrindinio halo. Vis dėlto tik viena žinoma nykštukinė galaktika (Šaulys) yra arti Pieno kelio centro, sakė Diemandas.
„Tame pačiame regione, kuriame būtų Paukščių Tako diskas, yra didelių tamsiosios medžiagos gumulėlių. Taigi net ir mūsų saulės sistemos kaimynystėje tamsiosios medžiagos pasiskirstymas gali būti sudėtingesnis, nei mes manėme “, - sakė jis.
Astronomai gali sugebėti aptikti tamsiosios medžiagos gumulėlius Paukščių Tako aureolėje naudodamiesi būsimais gama spinduliuotės teleskopais, tačiau tik tuo atveju, jei tamsiąją medžiagą sudaro tokios rūšies dalelės, kurios leistų skleisti gama spindulius. Kai kurie tamsiosios medžiagos kandidatai, tokie kaip neutralinoji, teorinė dalelė, prognozuojama supersimetrijos teorijos, galėtų sunaikinti (tai yra abipusiai sunaikinti) susidūrimuose, sukuriant naujas daleles ir skleidžiant gama spindulius.
„Esami gama spinduliuotės teleskopai nenustatė tamsiosios medžiagos sunaikinimo, tačiau būsimi eksperimentai bus jautresni, todėl yra tam tikros vilties, kad atskiri subhalos gali sukurti stebimą parašą“, - teigė Kuhlenas.
Visų pirma, astronomai tikisi įdomių gama spinduliuotės kosminio teleskopo (GLAST), kurį planuojama išleisti 2007 m., Rezultatų.
Modeliavimas taip pat yra naudingas stebėjimo astronomų, tyrinėjančių seniausias mūsų galaktikos žvaigždes, įrankis, užtikrinantis ryšį tarp dabartinių stebėjimų ir ankstesnių galaktikų susidarymo fazių, sakė Diemand.
„Pirmosios mažos galaktikos susiformavo labai anksti, maždaug 500 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, ir mūsų galaktikoje vis dar yra žvaigždžių, kurios susiformavo tokiu ankstyvu metu, tarsi iškastinis ankstyvojo žvaigždžių formavimo įrašas. Mūsų modeliavimas gali suteikti informacijos apie tai, iš kur atsirado tos senosios žvaigždės ir kaip jos šiandien atsidūrė nykštukinėse galaktikose ir tam tikrose žvaigždžių halo orbitose “, - teigė Diemandas.
Originalus šaltinis: UC „Santa Cruz“ žinių laida
