A NASA legerősebb szuperszámítógépe segített a kutatóknak a Tejútot körülvevő sötét anyag halójának szimulációjában. Ez az új számítógépes szimuláció megmutatja, hogy a sötét anyag összekapcsolódik a „szubhalókba” a Tejútot körülvevő nagyobb halakban. Ez egy kissé rejtvény, mivel a sötét anyag nem felel meg a minket körülvevő műholdas galaxisok csomóinak.
A kaliforniai Santa Cruz-i Egyetem kutatói a NASA legerősebb szuperszámítógépét használják a Tejút-galaxist körülvevő sötét anyag-halogenizáció kialakulásának és fejlődésének eddigi legnagyobb szimulációjának végrehajtására. Eredményeik példátlan részletességgel mutatják a halogén belüli alszerkezeteket, értékes eszközként szolgálnak a galaxisunk evolúciós történetének megértéséhez.
Minden galaxist rejtélyes sötét anyag haló veszi körül, amelyet csak közvetett módon lehet felismerni annak gravitációs hatásainak megfigyelésével. A láthatatlan halo sokkal nagyobb és gömbölyűbb, mint a közepén lévő világító galaxis. A legújabb számítógépes szimulációk kimutatták, hogy a halogó meglepően csomós, a sötét anyag viszonylag sűrű koncentrációjával a gravitációhoz kötött „szubhaloszokban”. Az új tanulmány, amelyet elfogadtak az Astrophysical Journal publikálására, sokkal szélesebb körű felépítést mutat, mint bármely korábbi tanulmány.
"Majdnem 10 000 subhalos-t találunk, körülbelül egy nagyságrenddel nagyobb, mint bármely korábbi szimulációban, és néhány subhalos-nak" al-szerkezete "van. Ennek elvileg volt várható, de először számszerű szimulációval mutattuk be." Piero Madau, az UCSC csillagászati és asztrofizikai professzora és a cikk társszerzője.
Jürg Diemand, az UCSC Hubble posztdoktorátusi munkatársa és a cikk első szerzője szerint az új eredmények súlyosbítják az úgynevezett „hiányzó műholdas problémát”. A probléma az, hogy a normál anyag tömörsége galaxisunkban és környékén - törpe műholdas galaxisok formájában - nem egyezik meg a szimulációban látható sötét anyag tömörségével.
„A csillagászok folyamatosan új törpe galaxiseket fedeznek fel, de még mindig csak körülbelül 15 van, szemben a szimulációnk körülbelül 120 hasonló méretű sötét anyag szubhalával. Szóval melyik fogadja a törpe galaxisokat, és miért? - mondta Diemand.
Az elméleti modellek, amelyekben a csillagképződést bizonyos típusú sötét anyag haloszlókra korlátozzák - kellően masszív vagy korai formájúak - segíthetnek az eltérés megoldásában - mondta Madau.
Bár a sötét anyag jellege továbbra is rejtély, úgy tűnik, hogy az univerzum anyagának körülbelül 82% -át adja. Ennek eredményeként az univerzumban a szerkezet fejlődését a sötét anyag gravitációs kölcsönhatásai vezetik. A „normál” anyag, amely gázt és csillagokat képez, beleesett a „gravitációs kutakba”, amelyeket a sötét anyag csomói hoztak létre, galaxisokat eredményezve a sötét anyag haloszának központjában.
A gravitáció kezdetben a sűrűség ingadozásain, amelyek röviddel a nagy robbanás után jelentkeztek, összehozta az első sötét anyagcsomókat. Ezek nagyobb és nagyobb csomókká váltak a kisebb ősök hierarchikus összeolvadásával. Ez az a folyamat, amelyet az UCSC kutatói a NASA Ames Kutatóközpont Columbia szuperszámítógépén szimuláltak, amely a világ egyik leggyorsabb számítógépe. A szimuláció néhány hónapot vett igénybe, 300–400 processzoron futtatva egyszerre 320 000 „cpu-órát” - mondta Diemand.
Michael Kuhlen társautó, aki az UCSC posztgraduális hallgatóként kezdte a projektet, és most a Princetoni Tudományos Intézetben dolgozik, azt mondta, hogy a kutatók a Wilkinson mikrohullámú anizotrópiás szonda (WMAP) legfrissebb eredményei alapján állították fel az alapfeltételeket. kísérlet. Márciusban jelent meg az új WMAP eredmények, amelyek a legfrissebb képet mutatják a csecsemő univerzumáról.
A szimuláció körülbelül 50 millió évvel a nagy robbanás után kezdődik, és kiszámítja a 234 millió sötét anyag részecske kölcsönhatásait 13,7 milliárd éves kozmológiai idő alatt, hogy a Tejútéval azonos méretű halogén előálljon. A halon belüli csomók az összefonódások maradványai, amelyekben a kisebb halók magjai gravitációs kötéssel megszakadt subhalos maradtak meg, amelyek a nagyobb gazdarendszer körüli körüli körpályán keringtek.
A szimuláció öt hatalmas szubhaloszt (mindegyik meghaladja a Nap tömegének több mint 30 millió-szorosát) és sok kisebb szubhalát állított elő a gazdahalogó belső 10% -án belül. Mégis csak egy ismert törpe galaxis (Nyilas) található a Tejút központja közelében - mondta Diemand.
„Ugyanabban a régióban vannak nagy sötét anyagcsomók, ahol a Tejút korongja lenne. Tehát még a Naprendszerünk helyi szomszédságában a sötét anyag eloszlása bonyolultabb lehet, mint gondolnánk ”- mondta.
A csillagászok a jövőbeni gamma-sugár távcsövekkel képesek lesznek kimutatni a sötét anyag csomóit a Tejút halában, de csak akkor, ha a sötét anyag olyan részecskékből áll, amelyek gamma-sugárzáshoz vezethetnek. Bizonyos sötét anyag jelöltek - mint például a neutrino, a szuperszimmetria elmélet által előrevetített részecske - ütközésekben megsemmisülhetnek (vagyis kölcsönösen elpusztíthatók), új részecskéket generálva és gammasugarakat bocsátva ki.
"A meglévő gamma-sugár távcsövek nem észlelték a sötét anyag elpusztulását, de a közelgő kísérletek érzékenyebbek lesznek, tehát van remény abban, hogy az egyes subhalosok megfigyelhető aláírást hozhatnak létre" - mondta Kuhlen.
A csillagászok főleg érdekes eredményeket várnak a Gamma Ray nagyméretű űrteleszkópról (GLAST), amelyet 2007-ben terveznek elindítani - mondta.
A szimuláció hasznos eszközt is kínál azoknak a megfigyelő csillagászoknak, akik galaxisunk legrégebbi csillagait tanulmányozzák, összeköttetést biztosítva az aktuális megfigyelések és a galaxisképződés korábbi szakaszai között - mondta Diemand.
„Az első kis galaxisok nagyon korán, körülbelül 500 millió évvel a nagy robbanás után alakultak ki, és galaxisunkban még ma vannak csillagok, amelyek ebben a korai időben alakultak ki, mint a korai csillagképződés fosszilis adatai. Szimulációnk nyújthatja a környezetet arra, hogy honnan jöttek ezek a régi csillagok, és hogy azok miként kerültek a törpe galaxisokba és a csillaghaloge bizonyos körpályáin ”- mondta Diemand.
Eredeti forrás: UC Santa Cruz sajtóközlemény
