Afbeelding tegoed: U of Chicago
Astrofysici onder leiding van Andrey Kravtsov van de Universiteit van Chicago hebben een gênante tegenstelling opgelost tussen een favoriete theorie over hoe sterrenstelsels ontstaan en wat astronomen in hun telescopen zien.
Astrofysici baseren hun begrip van hoe sterrenstelsels zich vormen op een uitbreiding van de oerknaltheorie, de theorie van de koude donkere materie. In deze laatste theorie botsen kleine sterrenstelsels met elkaar en versmelten ze, wat uitbarstingen van stervorming veroorzaakt die de verschillende soorten massieve en heldere sterrenstelsels creëren die astronomen tegenwoordig in de lucht zien. (Donkere materie dankt zijn naam aan het idee dat 85 procent van de totale massa van het universum is gemaakt van onbekende materie die onzichtbaar is voor telescopen, maar waarvan de zwaartekrachtseffecten kunnen worden gemeten op lichtgevende sterrenstelsels.)
Deze theorie past bij enkele belangrijke gegevens die astrofysici de afgelopen jaren hebben verzameld. Helaas, toen astrofysici enkele jaren geleden supercomputersimulaties uitvoerden, kregen ze tien keer meer satellieten van donkere materie - klonten donkere materie - een baan om een groot melkwegstelsel - dan ze hadden verwacht.
? Het probleem is dat de simulaties niet overeenkomen met de waarnemingen van eigenschappen van sterrenstelsels? zei David Spergel, professor astrofysica aan de Princeton University. ? Wat Andrey? S werk vertegenwoordigt is een zeer plausibele oplossing voor dit probleem.?
Kravtsov en zijn medewerkers vonden de mogelijke oplossing in nieuwe supercomputersimulaties die ze zullen beschrijven in een paper dat zal verschijnen in het nummer van 10 juli van het Astrophysical Journal. ? De oplossing voor het probleem ligt waarschijnlijk in de manier waarop de dwergstelsels evolueren ,? Zei Kravtsov, verwijzend naar de kleine sterrenstelsels die de randen van grote sterrenstelsels bewonen.
Over het algemeen zijn astrofysici van mening dat de vorming van zeer kleine dwergstelsels moet worden onderdrukt. Dit komt omdat gas dat nodig is voor voortdurende vorming van sterren, kan worden verwarmd en uitgestoten door de eerste generatie exploderende supernova-sterren. Bovendien verwarmt ultraviolette straling van sterrenstelsels en quasars die het universum ongeveer 12 miljard jaar geleden begonnen te vullen het intergalactische gas, waardoor de toevoer van vers gas naar dwergstelsels werd afgesloten.
In de simulaties ontdekten Kravtsov, samen met Oleg Gnedin van het Space Telescope Science Institute en Anatoly Klypin van de New Mexico State University, dat sommige van de dwergstelsels die tegenwoordig klein zijn, in het verleden massiever zijn geweest en het gas dat ze gravitatief kunnen verzamelen moeten sterren vormen en een sterrenstelsel worden.
? De systemen die tegenwoordig nogal zwak en bloedarm lijken, zouden in hun gloriedagen gedurende een relatief korte periode sterren kunnen vormen? Kravtsov zei. ? Na een periode van snelle massagroei verloren ze het grootste deel van hun massa toen ze sterke getijdenkrachten ondervonden van hun gaststelsel en andere melkwegstelsels om hen heen.
Dit galactische? Kannibalisme? blijft bestaan, zelfs vandaag, met veel van de? gekannibaliseerd? dwergstelsels worden satellieten die draaien in de zwaartekracht van grotere sterrenstelsels.
? Net als de planeten in het zonnestelsel die de zon omringen, zijn ons Melkwegstelsel en zijn naaste buur, het Andromedastelsel, omgeven door ongeveer een dozijn zwakke? Dwerg? sterrenstelsels ,? Kravtsov zei. ? Deze objecten werden enige tijd geleden tijdens hun evolutie aangetrokken door de aantrekkingskracht van de Melkweg en Andromeda.?
De simulaties waren geslaagd waar andere waren mislukt omdat het team van Kravtsov simulaties had geanalyseerd die dicht bij elkaar in de tijd waren geplaatst met een hoge resolutie. Hierdoor kon het team de evolutie van individuele objecten in de simulaties volgen. ? Dit is nogal moeilijk en wordt niet vaak gedaan in analyses van kosmologische simulaties. Maar in dit geval was het de sleutel om te herkennen wat er aan de hand was en het resultaat te krijgen ,? Kravtsov zei.
Het resultaat plaatst het scenario van koude donkere materie op een meer solide ondergrond. Wetenschappers hadden geprobeerd de hoofdprincipes van het scenario en de eigenschappen van donkere materiedeeltjes te wijzigen om de in het oog springende discrepantie tussen theorie en observatie van dwergstelsels te elimineren. ? Het blijkt dat de voorgestelde wijzigingen meer problemen veroorzaakten dan ze oplosten ,? Kravtsov zei.
De simulaties werden uitgevoerd in het National Center for Supercomputer Applications, University of Illinois in Urbana-Champaign, met subsidies van de National Science Foundation en de National Aeronautics and Space Administration.
Oorspronkelijke bron: University of Chicago News Release
