|
Информация о зарождении Вселенной
|
|
|
|
Сверхслабые карликовые галактики - крошечные галактики—спутники, вращающиеся вокруг Млечного Пути, — долгое время считались космическими окаменелостями. В новом исследовании, опубликованном сегодня в Monthly Notices Королевского астрономического общества, используется беспрецедентный набор симуляций, чтобы показать, насколько точно эти слабые системы могут отражать условия ранней Вселенной и объяснить нам, почему одни галактики росли, а другие - нет. Они также могли бы рассказать о том, каким был самый ранний "климат" Вселенной — например, об уровне радиации и о том, как это повлияло на то, образовались ли звезды и где именно.
|
|
|
|
Карликовые галактики часто называют маленькими родственниками Млечного Пути. Они формируются в небольших гало из темной материи, которые предсказываются стандартной космологической моделью. Самые слабые примеры таких систем отличаются экстремальными размерами и хрупкостью и находятся на границе наших знаний о формировании галактик и темной материи.
|
|
|
|
"В этой работе мы представили совершенно новый набор космологических симуляций, сфокусированных на самых тусклых галактиках во Вселенной, с беспрецедентным разрешением", - сказал доцент доктор Азаде Фаттахи из Центра Оскара Кляйна (OKC) в Стокгольме, который руководил новым исследованием в сотрудничестве с LYRA collaboration. Даремский университет и Гавайский университет. "Это, безусловно, самая большая выборка подобных галактик, когда-либо смоделированных с таким разрешением.
|
|
|
|
|
|
|
"Самые маленькие галактики называются ультраслабыми карликовыми галактиками, масса которых в миллион раз меньше массы Млечного Пути или даже меньше. Из-за их небольшого размера эти галактики оказалось очень трудно моделировать".
|
|
|
|
Этот новый набор для моделирования представляет собой важный шаг вперед, позволяющий получить систематическое представление о том, как формируются и эволюционируют эти галактики.
|
|
Простая аналогия
|
|
|
|
- Полезная аналогия… это связано с растениями и культурами, а также с тем, как их рост зависит от погодных условий", - сказал Шон Браун, который руководил исследованием, работая в OKC и Даремском университете. "Точно так же, как урожайность урожая летом может косвенно рассказать вам о том, какой была погода весной, свойства слабых карликовых галактик сегодня могут многое рассказать нам об условиях или погоде во Вселенной в гораздо более ранние времена".
|
|
|
|
Что делает результаты особенно своевременными, так это то, что моделирование не просто воспроизводит слабые карликовые галактики — оно предполагает, что эти локальные объекты могут выступать в качестве зонда для изучения самого раннего "климата" Вселенной. Команда исследовала, как различные предположения о ранней радиационной среде влияют на то, какие маленькие ореолы темной материи вообще способны образовывать звезды.
|
|
|
|
"В этой статье мы изучили два различных предположения о свойствах ранней Вселенной, когда ей было менее 500 миллионов лет, чтобы понять влияние на свойства этих маленьких галактик сегодня, когда вселенной 13 миллиардов лет", - пояснил Браун.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что эти маленькие сверхслабые галактики очень чувствительны к этим изменениям, в то время как более массивным галактикам, таким как наш Млечный Путь, на самом деле все равно", - добавил он. "Для самых маленьких галактик ранние условия могут решить, станут ли они видимыми галактиками или останутся беззвездными гало из темной материи".
|
|
|
|
Такая чувствительность открывает четкий путь к проверке физики ранней Вселенной с помощью предстоящих наблюдений.
|
|
|
|
"Очень интересно, что в ближайшем будущем мы получим данные из обсерватории Веры Рубин, которые позволят обнаружить еще много таких сверхслабых карликов вокруг Млечного Пути", - сказал доктор Фаттахи.
|
|
|
|
Многие астрономы надеются, что Rubin сможет провести почти полную перепись галактик-спутников Млечного Пути — и эти результаты моделирования намекают на то, что эта перепись может донести информацию далеко за пределы нашего региона.
|
|
|
|
"Наша работа предполагает, что эти предстоящие наблюдения за самой локальной вселенной смогут определить, как выглядела Вселенная в ее зачаточном состоянии, к чему мы в настоящее время не можем получить прямой доступ с помощью других наблюдений", - добавил доктор Фаттахи.
|
|
|
|
Полученный результат особенно важен в свете недавних открытий космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST) галактик в ранней Вселенной, некоторые из которых неожиданно массивны и ярки.
|
|
|
|
По словам доктора Фаттахи, если ранняя Вселенная преподносит сюрпризы на больших расстояниях, то местные реликты той же эпохи — ультраслабые карлики - могут стать дополнительным способом понимания того, что произошло.
|
|
|
|
Но при проведении исследований, подобных этому, все еще остаются серьезные практические проблемы, которые необходимо преодолеть.
|
|
|
|
"Проведение таких симуляций является сложной задачей и чрезвычайно дорогостоящей как по времени, так и по вычислительным ресурсам. В общей сложности на проведение всех симуляций ушло более шести месяцев", - добавил доктор Фаттахи. "Моделирование также позволяет получать очень большие объемы данных (в общей сложности ~ 300 терабайт). Это означало, что многие из старых алгоритмов, разработанных для обработки небольших объемов данных, нуждались в обновлении и улучшении, чтобы эффективно обрабатывать этот новый большой объем данных".
|
|
|
|
Большая часть работы была выполнена на суперкомпьютере COSMA 8, который предназначен для исследований, основанных на имитационном моделировании. Институт вычислительной космологии Даремского университета принимает у себя COSMA 8 от имени британского центра высокопроизводительных вычислений DiRAC.
|
|
|
|
Заглядывая в будущее, команда доктора Фаттахи планирует использовать новый набор для решения вопросов, которые все еще остаются открытыми в области формирования современных галактик и структур, например, где мы можем найти самое первое поколение звезд, образовавшихся во Вселенной? Или что свойства сверхслабых карликовых галактик говорят нам о природе темной материи?
|
|
|
|
Источник
|
