С помощью суперкомпьютерных симуляций высокого разрешения и новых математических моделей ученые выяснили, что у Млечного Пути может быть гораздо больше галактик-спутников, чем считалось ранее. Они предполагают, что вокруг нашей галактики вращаются еще 80–100 незамеченных спутников, большинство из которых очень тусклые. Результаты работы были представлены на Национальной астрономической конференции Королевского астрономического общества в Дареме.
Модель лямбда-CDM (или ΛCDM) объясняет, как устроена и развивается Вселенная. Согласно этой теории, видимое вещество, в том числе звезды, а также свободные водород и гелий, составляет лишь 5% от общего состава Вселенной. Около 25% приходится на темную материю, а оставшиеся 70% — на темную энергию. Темная материя — это особый вид вещества, который не излучает свет и не взаимодействует с ним напрямую, поэтому ее нельзя увидеть обычными телескопами. Темная энергия — это сила отталкивания, которая приводит к постоянно ускоряющемуся расширению Вселенной. Согласно модели ΛCDM, галактики появляются внутри огромных «облаков» темной материи, называемых ореолами. Большинство галактик во Вселенной — маленькие и тусклые, и обычно они вращаются вокруг более крупных галактик, таких как Млечный Путь. Ученые давно заметили, что видимых спутников у Млечного Пути меньше, чем предсказывает теория ΛCDM.
Исследователи оценили галактик-спутников Млечного Пути, чтобы объяснить несоответствие наблюдаемого числа спутников с предсказанным моделью ΛCDM. Они объединили данные высокоточных суперкомпьютерных симуляций с новыми математическими моделями, что позволило предсказать существование ранее неизученных тусклых галактик-спутников, лишенных собственных ореолов темной материи. В частности, команда использовала симуляцию Aquarius — одну из самых детализированных моделей гало темной материи Млечного Пути (окружения галактики из темной материи), разработанную консорциумом Virgo, а также программный код GALFORM для моделирования физики формирования и эволюции галактик.
Группа исследователей учла, что многие карликовые галактики, находясь вблизи Млечного Пути, теряют значительную часть своей темной материи из-за воздействия гравитации центрального гало. Это приводит к тому, что такие галактики становятся очень тусклыми и почти «невидимыми» для стандартных симуляций, где их окружения из темной материи (ореолы) искусственно разрушаются. Новая методика позволила учесть эти «сиротские» галактики, которые должны сохраняться в реальной Вселенной, несмотря на их малую яркость и массу.
В результате моделирования ученые пришли к выводу, что вокруг Млечного Пути может вращаться еще от 80 до 100 галактик-спутников, что значительно превышает число известных на сегодня — около 60 подтвержденных спутников.
Важным подтверждением возможности существования большого числа спутников стали около 30 недавно обнаруженных очень маленьких и тусклых объектов возле Млечного Пути. Ученые не могут точно сказать, что это именно карликовые галактики с собственным ореолом темной материи — возможно, это просто шаровые скопления, то есть группы звезд, которые держатся вместе только за счет собственной гравитации. Несмотря на это, исследователи считают, что эти объекты могут принадлежать к скрытой группе очень слабых галактик-спутников, которые, по их прогнозам, должны существовать вокруг Млечного пути, но пока остаются почти незаметными для астрономов.
Если новые спутники будут найдены, то они смогут подтвердить теорию лямбда-холодной темной материи (ΛCDM), которая объясняет крупномасштабную структуру Вселенной и процессы формирования галактик.
Для проверки своих прогнозов ученые рассчитывают на возможности современных и будущих телескопов.
«Если с помощью новых данных будет обнаружена популяция очень тусклых спутников, которую мы прогнозируем, это станет выдающимся достижением теории формирования галактик LCDM. Это также наглядно продемонстрирует силу физики и математики. Используя законы физики, которые решаются с помощью большого суперкомпьютера, и математическое моделирование, мы можем делать точные прогнозы, которые могут проверить астрономы, оснащенные новыми мощными телескопами. Лучше и быть не может», — говорит Карлос Френк из Даремского университета.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
