Новите наблюдения на галактиките предизвикват това стандартен космологичен модел

„Комбинирано Увеличи / Комбинирано изображение с много вълни на Centaurus A.NASA / CXC / SAO – Ролф Олсен – НАСА / JPL-Caltech

На тринадесет милиона светлинни години, шепа сравнително малко галактиките се въртят в диск около по-голямата елиптична галактика Кентавър А. Няма нищо необичайно в колекция от малки галактики, обикалящи около една голяма. Но поведението на тези конкретни галактиките не отговарят на съществуващите ни модели за това как работи Вселената. Някои астрономи казват, че новите наблюдения могат да подканят а преразглеждане на стандартния космологичен модел.

В стандартния космологичен модел, или λCDM, невижданото гравитационното влияние на тъмната материя осигурява невидимо рамка за редовната материя, която всъщност можем да открием, която само 4,6 процента от съдържанието на Вселената. Моделът върши добра работа по обяснение на почти всичко за мащабна структура на нашата Вселена, от най-ранните й моменти до и днес има много много силни доказателства за подкрепете го.

Но изглежда, че моделът не обяснява защо група от малки галактиките, наречени джудже или сателитни галактики, изглежда изглеждат в орбита Кентавър A в чиста орбитална равнина като планети, орбитиращи a звезда.

Диск или облак?

Според λCDMмоделът на Вселената, спътник галактиките трябва да образуват повече или по-малко сферичен облак около централна галактика, орбитираща в произволни посоки и под произволни ъгли. Ако нарисувате карта на тези орбити, тя трябва да изглежда по-скоро електрони, въртящи се около ядрото на атом, а не подобни планети, обикалящи около ордена звезда в спретнати концентрични елипси. Всъщност, компютърните симулации произвеждат галактики, орбитиращи друга галактика на a плоска равнина, като планети около звезда, само около половин процент на времето. В реалната Вселена обаче сателитни галактики изглежда подравняват орбитите си в споделена равнина много по-често.

Нашата собствена галактика Млечен път има няколко спътникови галактики и повечето от тях се движат в орбита в една и съща равнина, въпреки че е трудно за да сме сигурни, тъй като ги наблюдаваме през газа и звездите на собствен галактически диск. На други места 13 от галактиката на Андромеда са 15 сателитите изглежда орбитират в една и съща равнина, а не на случаен облак от орбити, предвидени от стандартния модел.

Астрофизиците най-вече отхвърлиха Млечния път и Андромеда като статистически флуиди, но нови наблюдения на Кентавър А и неговите колекцията от спътници показва едно и също нещо: 14 от изглежда 16-те сателитни галактики, за които имаме добри данни за скоростта да обикалят около орбитата на своята по-голяма галактика заедно в една и съща самолет.

Галактически пъзел

Така че защо тези галактики се въртят весело из космоса в привидно предизвикателство на модела λCDM?

„За съжаление, или може би няма очевиден отговор очаквано – в противен случай самолети на спътникови галактики няма да се видят като проблем и не бихме говорили за тях толкова много “, каза той астрофизик Марсел Павловски от Калифорнийския университет, Ървайн, който е съавтор на изследването с астрофизика Оливър Мюлер на Базелския университет и колегите му. Данните се повишават важни въпроси обаче. Ако Павловски и неговите колеги са правилно, странно подреденото поведение на галактиките джудже може да сочи до основен недостатък на стандартния космологичен модел.

Това би било основен проблем за физиците да се справят с: те ще трябва или да преразгледат λCDM модела, или да намерят изцяло нов начин да се обясни как работи Вселената астрофизиците далеч не се продават с идеята за замяна на стандартен модел обаче.

„Това ще отнеме много сериозни доказателства за непреодолим проблем да се откажат от λCDM или поне модел, който много прилича “, каза астрофизикът Майк Бойлан-Колчин от университета в Тексас, който коментира изследването.

Все още място за дебат

За момента не е ясно, че галактиките Кентавър А всъщност представляват такъв непреодолим проблем. За да бъде това В случая астрофизиците трябва да са много сигурни, че джуджето галактиките наистина се движат в стабилна орбитална равнина и Бойлан-Колчин казва, че все още има причина да се съмняваме в това.

Като първо, по-малките галактики, които сякаш орбитират в равнини около Андромеда и Млечния път също имат широк спектър от възрасти, маси и съотношения на химични елементи. Бойлан-Колчин казва че ако всички галактики се образуват в резултат на едно и също сблъсък, те трябва да са на една и съща възраст и да имат подобен химикал композиции. Моделът λCDM обяснява тази промяна чрез a серия от сблъсъци, но алтернативи не.

И за да оспорят модела λCDM, учените трябва да управляват други обяснения за орбитите на джуджетата галактики. За например, тъмната материя има тенденция да образува нишки и гравитационните ефекти работят като невидими магистрали в космоса, канализиране на материята в определена посока. Тези нишки можеха са оформили посоката, в която материята е натрупана върху тях Според някои учени ореолите на галактиките. Но Павловски казва това симулациите вече отчитат тези структури и все още само рядко произвеждат съвместно въртящи се галактически системи.

Друга възможност е в модела λCDM тъмната материя структури, които оформят разположението на галактиките, са в мащаб на около 10 до 20 пъти разстоянието от Земята до Кентавър А. Това по-мащабното разпределение на тъмната материя може да причини планово структури като тези, които астрономите виждат. След всичко, Сателитните галактики на Андромеда и Кентавър A изглежда изглеждат в орбита на същата равнина. Но защото това е странност на местните (сравнително) говорене) структура на тъмната материя, тя обикновено не се показва в симулирани модели вселени.

Повишаване на залозите

За да разрешат въпроса, астрономите се нуждаят от повече данни процесът е решаващ компонент на науката: непрекъснато тестване модели, идентифициране на слабости и разбиране дали това слабостите показват непълно разбиране на модела или а нужда от нова парадигма “, каза Бойлан-Колчин. „Парите ми са λCDM, но би било вълнуващо да разберете, че е грешно. ”

Първата стъпка е просто да наблюдаваме повече галактики, според Павловски, особено тези, които са по-далеч от нашия космически квартал. Това ще даде на астрономите по-добра представа колко често е това всъщност е за спътникови галактики да орбитират в обща равнина, вместо в облак и може да изключи всякакви местни странности.

„Това би могло да разкрие връзки с приемащата галактика, нейната история, среда или други свойства, които биха могли да сочат към a решение. Мисля, че всички са съгласни, че получаването на повече данните от наблюденията са най-добрият път за напред “, каза Павловски, но той добави, че симулациите все още трябва да разкрият много за спътника поведението на галактиките, тяхното формиране и последствията за това стандартен модел.

Междувременно Бойлан-Колчин предлага да се погледне отблизо сателитни галактики и измерване на скоростта им перпендикулярно на орбиталната равнина. Ако наистина орбитират заедно в едно и също самолет, изобщо не трябва да има много движение „настрани“. В противен случай тези орбитални равнини вероятно са просто съвпадение – а временно изравняване на галактически орбити, каквито просто сме наоколо в точното време за наблюдение. Кентавър А е твърде далечен за такъв вид наблюдение, но в следващите няколко години Джеймс Уеб Космическият телескоп може да направи възможно Андромеда и Млечния Пътни сателитни галактики.

„В най-лошия случай, ние подобряваме разбирането си за формирането на галактики; atнай-добре, ние сме доведени до по-дълбоко разбиране на законите на физиката, ” пише Бойлан-Колчин. „Разпределението на сателитите в близост галактиките все още не се покачват до нивото на криза, която ни води до a ново разбиране, но резултатите от Müller et al. повдигнете колове. ”

Science, 2017. DOI: 10.1126 / science.aao1858 (За Дойс).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: