Дискові галактики спостерігаються у більшій кількості, ніж дозволяє теорія

Стандартна модель космології описує, як виник Всесвіт, згідно з думкою більшості фізиків. Але у новому дослідженні, в якому проводилися симуляції еволюції галактик у рамках цієї моделі, виявлені значні розбіжності з реальними спостереженнями.

Про це розповідають в Боннському університеті (Німеччина), передають OstanniPodii.com

Більшість галактик, видимих ​​із Землі, нагадують плоский диск із потовщеним центром. Тому вони дещо схожі на диск для метання з легкої атлетики. Однак, згідно зі Стандартною моделлю космології, такі диски повинні утворюватися досить рідко. Це пов′язано з тим, що в моделі кожна галактика оточена ореолом темної матерії. Цей ореол невидимий, але через свою масу чинить сильне гравітаційне притягання до найближчих галактик. «Ось чому ми продовжуємо спостерігати, як галактики зливаються одна з одною в модельному Всесвіті», — пояснює професор д-р Павел Крупа з Інституту радіаційної та ядерної фізики ім. Гельмгольца при Боннському університеті.

Ці злиття мають два наслідки, пояснює фізик: «По-перше, галактики проникають одна в одну у цьому процесі та руйнують форму диска. По-друге, зменшується кутовий момент нової галактики, створеної в результаті злиття». Простіше кажучи, значно зменшується її швидкість обертання. Обертовий рух зазвичай гарантує, що відцентрові сили, що діють під час цього процесу, призводять до утворення нового диска. Однак, якщо кутовий момент занадто малий, новий диск взагалі не утвориться.

Велика розбіжність між передбаченням та реальністю

У поточному дослідженні докторант у Крупа Моріц Хаслбауер очолив міжнародну дослідницьку групу, яка вивчала еволюцію Всесвіту за допомогою найновіших суперкомп’ютерних симуляцій. Розрахунки ґрунтуються на Стандартній моделі космології; вони показують, які галактики мали б утворитися до сьогодні, якби ця теорія була правильною. Потім дослідники порівняли свої результати з тим, що на цей час є ймовірно найточнішими спостережними даними реального Всесвіту, видимого із Землі.

«Тут ми зіткнулися зі значним розходженням між передбаченням і реальністю, — каже Хаслбауер. — Очевидно, існує значно більше галактик з плоскими дисками, ніж це можна пояснити теорією». Однак роздільна здатність симуляцій обмежена навіть на сучасних суперкомп’ютерах. Тому можливо, що кількість дискових галактик, які могли б утворитися у Стандартній моделі космології, була недооцінена. «Однак, навіть якщо врахувати цей ефект, залишається серйозна різниця між теорією та спостереженням, яку неможливо виправити», – зазначає Хаслбауер.

Інша ситуація для альтернативи Стандартній моделі, яка обходиться без темної матерії. Відповідно до так званої теорії MOND (Модифікована ньютонівська динаміка), галактики зростають не шляхом злиття одна з одною. Натомість вони утворюються з обертових газових хмар, коли вони все більше й більше згущуються. У всесвіті MOND галактики також зростають шляхом поглинання газу зі свого оточення. Проте злиття галактик, що виросли, у MOND рідкісні.

«Наша дослідницька група у Бонні та Празі розробила унікальні методи обчислень у рамках цієї альтернативної теорії», - каже Крупа, який також є членом трансдисциплінарних дослідницьких підрозділів "Моделювання" та "Матерія" в Боннському університеті. «Передбачення MOND узгоджуються з тим, що ми насправді бачимо».

Виклик для Стандартної моделі

Однак точні механізми зростання галактик ще не повністю зрозумілі, навіть з MOND. Крім того, у MOND закони тяжіння Ньютона не застосовувані за певних обставин, та їх потрібно замінити правильними. Це мало б далекосяжні наслідки для інших областей фізики.

«Все-таки, теорія MOND вирішує всі відомі позагалактичні космологічні проблеми, попри те, що спочатку була сформульована для розгляду лише галактик», - говорить доктор Індраніл Банік, який брав участь у цьому дослідженні.

«Наше дослідження доводить, що сьогодні молоді фізики все ще мають можливість зробити значний внесок у фундаментальну фізику», — додає Крупа.

У дослідженні також брали участь Університет Сент-Ендрюса в Шотландії та Карлов університет у Чехії. Результати опубліковані в Astrophysical Journal.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.