4 Minutės
Naujos simuliacijos atskleidžia netikėtą žvaigždinių sistemų klasę
Aukštos raiškos kosmologinės simuliacijos, vykdytos Surrey universiteto ir bendradarbių, identifikavo anksčiau neatpažintą senovinių žvaigždinių sistemų kategoriją, kuri galbūt jau slepiasi Paukščių Take. Straipsnyje, paskelbtame žurnale Nature, naudojama EDGE simuliacijų serija, kad būtų atsekti 13,8 mlrd. metų kosminės istorijos įvykiai su pakankama raiška, leidžiančia fiksuoti atskirų supernovų poveikį. Rezultatai pateikia vieningą vaizdą, kaip formuojasi globuliniai spiečiai, ir prognozuoja pereinamąją populiaciją — „globulinių spiečių tipo nykštukai“ — kurie susieja klasikinių globulinių spiečių ir nykštukinių galaktikų savybes.
Aukštos raiškos EDGE simuliacijose natūraliai išsivysto globulinis spiečius (tankus žvaigždžių telkinys). Šios simuliacijos taip pat prognozuoja naujos objektų klasės egzistavimą: globulinių spiečių tipo nykštukus. Šie objektai formuojasi panašiai kaip globuliniai spiečiai, tačiau savo pačių tamsiosios materijos halo. Netolima Reticulum II nykštukinė galaktika gali būti toks objektas, slepiantissi akivaizdoje mūsų kosminėje prieangyje. Jei taip, tai suteiktų precedento neturinčius apribojimus tamsiosios materijos prigimčiai ir naują vietą ieškoti pirmųjų be metalų žvaigždžių.
Mokslinis fonas ir simuliacijų metodika
Globuliniai spiečiai yra kompaktiški, gravitaciškai susieti šimtų tūkstančių iki milijonų žvaigždžių telkiniai, sukantys didesnes galaktikas. Jie priklauso seniausioms žinomoms žvaigždžių sistemoms ir pasižymi tankiu žvaigždžių išdėstymu, beveik vienodomis žvaigždžių amžiaus grupėmis ir maža cheminės įvairovės. Šios savybės daro jų kilmę ilgalaikiu astrofizikos iššūkiu, iš dalies todėl, kad globuliniai spiečiai paprastai parodo mažai arba visai nėra įrodymų apie juos supančią tamsiąją materiją — priešingai nei nykštukinės galaktikos, kurių masę daugiausia sudaro tamsioji materija.
Tirdami formavimosi kelius, EDGE simuliacijos modeliuoja galaktikų formavimąsi itin didelės raiškos režimu per visą kosminį laiką, naudojant JK DiRAC nacionalinį superkompiuterių centrą. Komandoje dalyvavo bendradarbiai iš kelių institucijų visame pasaulyje, ir simuliacijos būtų užtrukusios dešimtmečius vykdant jas įprasta vartotojiška technika. Išsprendę mastelius apie 10 šviesmečių, EDGE fiksuoja lokalius atsiliepimus nuo atskirų supernovų ir dinamiką, kuri gali lemti kompaktiškų žvaigždžių sistemų susidarymą skirtingose tamsiosios materijos aplinkose.
Pagrindiniai atradimai: kelios formavimosi kryptys ir nauja hibridinė klasė
EDGE rodo, kad globuliniai spiečiai gali atsirasti bent per dvi formavimosi kryptis. Kai kurie spiečiai susiformuoja tankiose dujų sritėse, kurios tampa savarankiškai susietos ir praranda bet kokią aplinkinę tamsiąją materiją, taip sukurdamos klasikinius, tamsiąją materiją menkai turinčius globulinius spiečius, kuriuos stebime. Kitos kompaktiškos sistemos susiformuoja savo pačių mažose tamsiosios materijos halose, tačiau pasižymi tokia pačia žvaigždžių kompaktiškumu ir senomis amžiaus savybėmis, būdingomis globuliniams spiečiams. Pastarieji yra prognozuojami „globulinių spiečių tipo nykštukai“: stebėjimais kompaktiški ir panašūs į spiečius, bet įsitaisę reikšmingame tamsiosios materijos halo.
Šis subtilus struktūrinis skirtumas yra reikšmingas. Jei tokie hibridiniai objektai egzistuoja tikrojoje Visatoje, teleskopų jie galėjo būti įtraukti į katalogus kaip įprasti globuliniai spiečiai, taip paslėpdami jų tamsiosios materijos buvimą. Keletas Paukščių Tako palydovų — ypač itin silpnasis Reticulum II — išskiriami kaip kandidatės būti globulinių spiečių tipo nykštukais. Patvirtinus jų tamsiosios materijos kiekį, atsivertų retas eksperimentinis laukas tamsiosios materijos modelių patikrinimui ir paieškai itin mažai metalų turinčių (arba be metalų) pirmųjų kartų žvaigždžių.
Stebėjimo perspektyvos ir pasekmės
Tolimesni žingsniai – tai tikslingi stebėjimai naudojant įrangą, tokią kaip James Webb kosminis teleskopas, ir ateinančias gilias spektroskopines apžvalgas. Aukštos tikslumo kinematiniai duomenys ir detalizuota žvaigždžių spektroskopija gali atskirti tamsiąja materija dominuojančią sistemą nuo grynai žvaigždžių spiečiaus. Nustatant globulinių spiečių tipo nykštukų populiaciją, keistųsi žvaigždžių spiečių formavimosi teorijos, reikšmė atsiliepimams mažuose halo bei strategijos pirmosioms žvaigždėms surasti.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Ethan Taylor (Surrey universitetas) pažymi, kad EDGE sukūrė šias sistemas nenaudodama specialių prielaidų ar parametrų, skirtų priversti jų formavimąsi, kas didina pasitikėjimą, jog šie objektai yra natūralus galaktikų formavimosi fizikos rezultatas. Profesorius Justin Read priduria, kad simuliacijų 10 šviesmečių raiška buvo esminė, kad būtų išspręsti fizikiniai procesai, skiriantys skirtingas spiečių formavimosi kryptis.
Išvados
EDGE simuliacijos pateikia pilnesnį vaizdą, kaip susiformuoja kompaktiškos žvaigždžių sistemos, ir prognozuoja pereinamąją klasę — globulinių spiečių tipo nykštukus — kuri jau gali būti tarp Paukščių Tako palydovų. Šių objektų stebėjinė patvirtinimas atvertų naujus tamsiosios materijos tyrimo testus ir suteiktų naujų paieškos laukų Visatos ankstyviausioms žvaigždėms, sprendžiant daugelio amžių astronominę mįslę.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai