Астрономи близькі до сенсаційного відкриття, яке може переписати наше уявлення про Всесвіт. Новітні дослідження, проведені вченими з Університету Дарема, вказують на ймовірність існування до ста раніше не виявлених галактик-супутників, таємничо прихованих в околицях Чумацького Шляху.

##

Галактики-сироти: Загадка космосу

Протягом багатьох років вчені були спантеличені уявною нестачею галактик-супутників навколо нашої Галактики. Відповідно до загальноприйнятої космологічної моделі (LCDM), навколо Чумацького Шляху повинно було бути значно більше карликових галактик, ніж ми спостерігаємо. Ця невідповідність ставила під сумнів фундаментальні положення нашого розуміння структури Всесвіту.

Нова робота вчених з Дарема являє собою революційний прорив. Використовуючи комбінацію передових методів – надвисокопродуктивного моделювання та математичних алгоритмів – вони передбачають, що багато з цих “зниклих” галактик існують, просто вони неймовірно слабо помітні.

##

Темна матерія і невидима популяція

Ключ до розгадки лежить в природі темної матерії – загадкової субстанції, що становить близько 85% маси Всесвіту і надає потужний гравітаційний вплив на галактики. Згідно з моделлю LCDM, галактики утворюються навколо гігантських” ореолів ” темної матерії. Більшість галактик у Всесвіті-це невеликі карликові галактики, що обертаються навколо більших галактик, таких як наш Чумацький Шлях.

Нове дослідження показує, що багато потенційних галактик-супутників Чумацького Шляху позбавлені значних ореолів темної матерії. Під впливом гравітації Чумацького Шляху вони втратили більшу частину своєї маси, ставши надзвичайно тьмяними і практично непомітними для сучасних телескопів. Ці” безхазяйні ” галактики залишаються невидимими в більшості комп’ютерних симуляцій, але, згідно з розрахунками вчених, повинні існувати в реальності.

##

Від теорії до спостережень: надії на обсерваторію Рубіна

Професор Ізабель Сантос-Сантос, провідний дослідник проекту, підкреслює: “ми знаємо про приблизно 60 підтверджених галактик-супутників Чумацького шляху, але ми вважаємо, що їх має бути ще десятки – слабкі, крихітні галактики, що обертаються навколо нас на близькій відстані.”

Відкриття цих прихованих галактик стане тріумфом теорії LCDM і надасть безцінні дані для вивчення формування та еволюції структури Всесвіту. Особливу надію вчені покладають на обсерваторію Рубіна, оснащену потужною камерою lsst. Вперше за довгий час ми можемо отримати можливість зазирнути в ті області космосу, де ховаються ці “зниклі” галактики.

##

Методи дослідження: моделювання та аналіз

Для досягнення такого прориву вчені об’єднали два потужні інструменти: комп’ютерне моделювання та математичний аналіз. Вони використовували моделювання Aquarius, створене консорціумом Virgo-найбільш детальне моделювання ореолу темної матерії Чумацького Шляху, коли-небудь створене. У поєднанні з передовою програмою GALFORM, розробленою в Даремі, це дозволило вченим змоделювати формування та еволюцію галактик з безпрецедентною точністю.

Результати показали, що ореоли темної матерії, потенційно містять галактики-супутники, оберталися навколо центрального ореолу Чумацького Шляху протягом більшої частини історії Всесвіту. Це призвело до втрати темної матерії та зоряної маси, що зробило потенційні галактики надзвичайно малими та тьмяними.

##

Крихітні об’єкти: Ключ до розуміння Всесвіту

Особлива увага в дослідженні приділяється приблизно тридцяти нещодавно виявленим крихітним супутникам Чумацького Шляху, які є надзвичайно слабкими та малими об’єктами. Вчені ще не встановили, чи є вони карликовими галактиками, оточеними ореолом темної матерії, або кулястими скупченнями. Однак, дослідники з Дарема вважають, що ці об’єкти можуть бути частиною більш широкої популяції слабких галактик-супутників, існування якої вони пророкують.

Професор Карлос Френк з Інституту обчислювальної космології підкреслює: “якщо буде підтверджено, що популяція дуже слабких супутників, яку ми передбачаємо, дійсно існує, це стане вражаючим успіхом теорії утворення галактик LCDM. Це також продемонструє силу фізики та математики в наших дослідженнях космосу.”

Використання суперкомп’ютерів, комп’ютерне моделювання та математичні алгоритми дозволяють нам робити точні прогнози, які можна перевірити за допомогою нових потужних телескопів – це найкращий доказ наукового прогресу.

Дослідження фінансується Європейською дослідницькою радою та Радою з науково-технічного забезпечення (STFC). Розрахунки проводилися на космологічній машині (COSMA), що підтримується проектом stfc DiRAC і розміщується в університеті Дарема.