Ученые впервые смоделировали галактики без черной материи
Исследователи из университетов Бонна и Страсбурга впервые смоделировали образование галактик во Вселенной без темной материи. Для этого они использовали компьютерную программу и теорию для сложных гравитационных расчетов MOND. По мнению ученых, работа поможет разгадать многие загадки современной космологии. Результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal.
Современные космологи считают, что после Большого взрыва материя не была распределена полностью равномерно. Более плотные участки притягивали больше вещества из-за более сильной гравитации. В течение нескольких миллиардов лет эти скопления газа в конечном итоге образовали галактики, которые мы видим сегодня.
Важным пунктом этой теории является так называемая темная материя. С одной стороны, она считается ответственной за это неравномерное распределение вещества, а также объясняет некоторые необычные наблюдения. Например, звезды во вращающихся галактиках часто движутся так быстро, что по законам физики они должны были бы вылететь за их пределы. Однако, похоже, что в галактиках есть дополнительный источник гравитации, который не дает этому случится и который нельзя увидеть с помощью телескопов: темная материя.
Тем не менее, до сих пор прямых доказательств ее существования нет. "Возможно, сами гравитационные силы ведут себя не так, как предполагалось ранее", - объясняет профессор Павел Крупа. Для этой гипотезы была разработана теория MOND (Модифицированная Ньютоновская Динамика), согласно которой притяжение между двумя телами подчиняется законам Ньютона только до определенной степени. При очень низких ускорениях, как в случае с галактиками, оно становится значительно сильнее. Вот почему галактики не распадаются при своей скорости вращения.
"Сегодня мы впервые проверили, будут ли образовываться галактики во Вселенной в случае с MOND и, если да, то какие", - рассказали ученые. Для этого они использовали компьютерную программу для сложных гравитационных расчетов, поскольку с MOND гравитация тела зависит не только от его собственной массы, но и от того, находятся ли рядом другие объекты.
"Во многих отношениях наши результаты удивительно близки к тому, что мы на самом деле наблюдаем с помощью телескопов", - объяснил Крупа. Например, распределение и скорость звезд в сгенерированных компьютером галактиках следуют той же схеме, что можно увидеть на ночном небе. "Кроме того, наше моделирование привело в основном к образованию вращающихся дисковых галактик, таких как Млечный путь, и почти всех других крупных галактик, которые мы знаем", - говорит ученый. "Моделирование с темной материей, с другой стороны, в основном создает галактики без отдельных дисков, что не соответствует налюдениям", - добавил он.
Расчеты, основанные на существовании темной материи, также очень чувствительны к изменениям определенных параметров, таких как частота образования сверхновых и их влияние на распределение вещества в галактиках. Однако в моделировании MOND эти факторы вряд ли сыграли свою роль.
"Теперь мы должны повторить расчеты и включить более сложные оказывающие влияние факторы. Тогда мы посмотрим, действительно ли теория MOND объясняет существующую Вселенную", - заключили астрофизики.
