Наблюдение за большим количеством дисковых галактик
Стандартная модель космологии описывает, как, согласно мнению большинства физиков, возникла Вселенная. Исследователи из Боннского университета изучили эволюцию галактик в рамках этой модели и обнаружили значительные расхождения с реальными наблюдениями.
В исследовании также участвовали Сент-Эндрюсский университет в Шотландии и Карлов университет в Чехии. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal.
Проф. д-р Павел Крупа (слева) и Мориц Хасльбауэр (справа) — с проекцией галактики Андромеды.
Большинство галактик, видимых с Земли, напоминают плоский диск с утолщенным центром. Поэтому они похожи на спортивный инвентарь метателя диска. Однако согласно Стандартной модели космологии такие диски должны образовываться довольно редко.
Это потому, что в модели каждая галактика окружена ореолом темной материи. Это гало невидимо, но из-за своей массы оказывает сильное гравитационное притяжение на близлежащие галактики. «Вот почему мы продолжаем наблюдать, как галактики сливаются друг с другом в модельной Вселенной», — объясняет профессор д-р Павел Крупа из Института радиационной и ядерной физики им. Гельмгольца Боннского университета.
Этот сбой имеет два последствия, объясняет физик: «Во-первых, галактики проникают в процесс, разрушая форму диска. Во-вторых, это уменьшает угловой момент новой галактики, созданной в результате слияния». Проще говоря, это значительно снижает его скорость вращения. Вращательное движение обычно гарантирует, что центробежные силы, действующие во время этого процесса, вызывают образование нового диска. Однако, если угловой момент слишком мал, новый диск вообще не образуется.
Большое расхождение между прогнозом и реальностью
В текущем исследовании аспирант Крупы Мориц Хасльбауэр возглавил международную исследовательскую группу для изучения эволюции Вселенной с использованием новейших моделей суперкомпьютера. Расчеты основаны на Стандартной модели космологии; они показывают, какие галактики должны были сформироваться к сегодняшнему дню, если бы эта теория была верна. Затем исследователи сравнили свои результаты с тем, что в настоящее время, вероятно, является наиболее точными данными наблюдений реальной Вселенной, видимой с Земли.
«Здесь мы столкнулись со значительным расхождением между предсказанием и реальностью, — говорит Хаслбауэр. — По-видимому, существует значительно больше галактик с плоским диском, чем может быть объяснено теорией». Однако разрешение симуляций ограничено даже на современных суперкомпьютерах. Поэтому может случиться так, что количество дисковых галактик, которые сформируются в Стандартной модели космологии, было недооценено. «Однако, даже если мы примем во внимание этот эффект, остается серьезное различие между теорией и наблюдением, которое невозможно исправить», — отмечает Хаслбауэр.
Ситуация отличается для альтернативы Стандартной модели, в которой темная материя отсутствует. Согласно так называемой теории МОНД (аббревиатура расшифровывается как «МилгрОмия Динамика»), галактики не растут путем слияния друг с другом. Вместо этого они образуются из вращающихся газовых облаков, которые становятся все более и более конденсированными. Во вселенной MOND галактики также растут, поглощая газ из своего окружения. Однако слияния полноценных галактик в МОНД происходят редко.
«Наша исследовательская группа в Бонне и Праге разработала уникальные методы для выполнения расчетов в этой альтернативной теории», — говорит Крупа, который также является членом междисциплинарных исследовательских подразделений «Моделирование» и «Материя» в Боннском университете. «Прогнозы MOND согласуются с тем, что мы видим на самом деле».
Вызов стандартной модели
Однако точные механизмы роста галактик еще полностью не изучены, даже с помощью MOND. Кроме того, в MOND законы всемирного тяготения Ньютона не применяются при определенных обстоятельствах, и их необходимо заменить правильными. Это имело бы далеко идущие последствия для других областей физики.
«Тем не менее, теория MOND решает все известные внегалактические космологические проблемы, несмотря на то, что изначально была сформулирована только для галактик», — говорит доктор Индранил Баник, участвовавший в этом исследовании. «Наше исследование доказывает, что у молодых физиков сегодня все еще есть возможность внести значительный вклад в фундаментальную физику», — добавляет Крупа.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
