4 Minuten
Nauji modeliavimai atskleidžia netikėtą žvaigždžių sistemų klasę
Didelio raiškumo kosmologiniai modeliavimai, atlikti Surrey universiteto ir partnerių, identifikavo anksčiau nepripažintą senovinių žvaigždžių sistemų kategoriją, kuri gali jau slėptis Paukščių Take. Tyrimas, publikuotas žurnale Nature, naudoja EDGE modeliavimo rinkinį, kad atsekėtų 13,8 milijardo metų kosminę istoriją raiškomis, pakankamai tiksliai fiksuojančiomis atskirų supernovų poveikį. Rezultatai suteikia vieningą vaizdą, kaip susidaro globuliniai spiečiai, ir prognozuoja pereinamąją populiaciją — „globulinių spiečių panašias nykštukines“ — kurios sujungia klasiškų globulinių spiečių ir nykštukinių galaktikų savybes.
Globulinis spiečius (baltas žvaigždžių telkinys) natūraliai atsiranda aukštos raiškos EDGE modeliavimuose. Šie modeliavimai taip pat prognozuoja naujos objektų klasės egzistavimą: globulinių spiečių panašias nykštukines. Šie objektai formuojasi panašiai kaip globuliniai spiečiai, bet savo atskiroje tamsiosios materijos halo. Artima Reticulum II nykštukinė galaktika gali būti toks objektas, kuris iki šiol buvo akivaizdžiai paslėptas mūsų kosminėje aplinkoje. Jei taip, ji žada precedento neturinčius apribojimus tamsiosios materijos savybėms ir naują vietą ieškoti pirmųjų metalų neturinčių žvaigždžių.
Mokslinis fonas ir modeliavimo metodika
Globuliniai spiečiai yra kompaktiški, gravitaciškai susieti šimtų tūkstančių ar milijonų žvaigždžių telkiniai, besisukantys aplink didesnes galaktikas. Jie yra vieni seniausių žinomų žvaigždžių sistemų ir pasižymi tankiu žvaigždžių išsidėstymu, beveik vienodais žvaigždžių amžiais ir mažu cheminiu įvairove. Šios savybės padarė jų kilmę ilgalaike problema astrofizikoje, iš dalies todėl, kad globuliniai spiečiai paprastai rodo mažai arba visai nėra žymių aplinkinės tamsiosios materijos — skirtingai nei nykštukinės galaktikos, kurios yra stipriai tamsiosios materijos dominuojamos.
Norėdami ištirti formavimosi kelius, EDGE modeliai modeliuoja galaktikų formavimąsi itin aukšta raiška per visą kosminį laiką, naudodami JK DiRAC Nacionalinio superkompiuterio infrastruktūrą. Komandoje dalyvavo bendradarbiai iš kelių pasaulio institucijų, ir jie paleido modeliavimus, kurių vykdymas ant įprastos vartotojų įrangos užimtų dešimtmečius. Išspręsdami mastelius apie 10 šviesmečių, EDGE fiksuoja lokalizuotą atsiliepimą nuo atskirų supernovų ir dinamiką, galinčią vesti prie kompaktiškų žvaigždžių sistemų susiformavimo skirtingose tamsiosios materijos aplinkose.
Pagrindiniai rezultatai: keli formavimosi keliai ir nauja hibridinė klasė
EDGE rodo, kad globuliniai spiečiai gali atsirasti bent dviem formavimosi kanalais. Kai kurie spiečiai susiformuoja tankiose dujų sritėse, kurios tampa savarankiškai susietos ir praranda bet kokią aplinkinę tamsiąją materiją, taip susidarant klasiškiems, tamsiosios materijos neturintiems globuliniams spiečiams, kuriuos stebime. Kitos kompaktiškos sistemos formuojasi jų pačių mažose tamsiosios materijos halo, bet pasižymi žvaigždžių kompaktiškumu ir senu amžiumi, būdingais globuliniams spiečiams. Pastarosios yra prognozuojamos „globulinių spiečių panašios nykštukinės": stebėjimų prasme kompaktiškos ir spiečiaus tipo, bet įterptos į reikšmingą tamsiosios materijos halo.
Šis subtilus struktūrinis skirtumas yra svarbus. Jei tokie hibridiniai objektai egzistuoja tikrojoje Visatoje, teleskopai galėjo juos užregistruoti kaip įprastus globulinius spiečius, užmaskuodami jų tamsiosios materijos kiekį. Keletas Paukščių Tako palydovų — ypač itin blanki Reticulum II — išskiriami kaip kandidatai į globulinių spiečių panašias nykštukines. Patvirtinus jų tamsiosios materijos kiekį, būtų suteikta reta laboratorija tamsiosios materijos modeliams tirti ir ieškoti itin metalų neturtingų (arba visiškai be metalų) žvaigždžių iš pirmųjų žvaigždžių kartų.
Stebėjimų perspektyvos ir reikšmė
Tolimesni žingsniai — tai tikslingi stebėjimai naudojant priemones, tokias kaip James Webb kosminis teleskopas ir artėjančios gilios spektroskopinės apklausos. Aukštos tikslumo kinematiniai duomenys ir atskirtos žvaigždžių spektroskopijos gali atskirti tamsiosios materijos dominuojamą sistemą nuo grynai žvaigždžių spiečiaus. Nustatant globulinių spiečių panašių nykštukinių populiaciją, būtų paveiktos žvaigždžių spiečių formavimosi teorijos, atsiliepimo poveikio (feedback) vaidmuo mažose halo ir strategijos, kaip rasti pirmines (primordialias) žvaigždes.
Ekspertų įžvalga
Dr. Ethan Taylor (Surrey universitetas) pažymi, kad EDGE sukūrė šias sistemas nenaudodamas specialių receptūrų, skirtų priversti jų susiformavimą, todėl galima labiau pasitikėti, jog objektai yra natūralus galaktikų formavimosi fizikos rezultatas. Profesorius Justin Read priduria, kad modeliavimų ~10 šviesmečių raiška buvo lemiama norint išskirti fizinius procesus, skiriančius skirtingus spiečių formavimosi kanalus.
Išvados
EDGE modeliavimai suteikia visuresnes žinias apie tai, kaip formuojasi kompaktiškos žvaigždžių sistemos, ir prognozuoja pereinamąją klasę — globulinių spiečių panašias nykštukines — kurios gali jau būti tarp Paukščių Tako palydovų. Šių objektų stebėjimų patvirtinimas atvertų naujus tamsiosios materijos testus ir naujas paieškos sritis Visatos ankstyvosioms žvaigždėms, išspręsdamas kai kurias ilgai trunkančias astronomines mįsles.
Quelle: scitechdaily
Kommentar hinterlassen