Дисковые галактики наблюдаются в большем количестве, чем позволяет теория

Стандартная модель космологии описывает, как возникла Вселенная, согласно мнению большинства физиков. Но в новом исследовании, в котором проводились симуляции эволюции галактик в рамках этой модели, обнаружены значительные несоответствия с реальными наблюдениями.

Об этом рассказывают в Боннском университете (Германия), передают OstanniPodii.com.

Большинство галактик, видимых с Земли, напоминают плоский диск с утолщенным центром. Поэтому они похожи на диск для метания из легкой атлетики. Однако, согласно Стандартной модели космологии, такие диски должны образовываться довольно редко. Это связано с тем, что в модели любая галактика окружена ореолом темной материи. Этот ореол невидим, но из-за своей массы оказывает сильное гравитационное притяжение к ближайшим галактикам. «Вот почему мы продолжаем наблюдать, как галактики сливаются друг с другом в модельной Вселенной», - объясняет профессор д-р Павел Крупа из Института радиационной и ядерной физики им. Гельмгольца при Боннском университете.

Эти слияния имеют два последствия, объясняет физик: «Во-первых, галактики проникают друг в друга в этом процессе и разрушают форму диска. Во-вторых, уменьшается угловой момент новой галактики, созданной в результате слияния». Проще говоря, значительно уменьшается скорость вращения. Вращающееся движение обычно гарантирует, что центробежные силы, действующие во время этого процесса, приводят к образованию нового диска. Однако если угловой момент слишком мал, новый диск вообще не образуется.

Большое разногласие между предсказанием и реальностью

В текущем исследовании докторант у Крупа Мориц Хаслбауэр возглавил международную исследовательскую группу, изучавшую эволюцию Вселенной с помощью новейших суперкомпьютерных симуляций. Расчеты основываются на Стандартной модели космологии; они показывают, какие галактики должны образоваться до сегодняшнего дня, если бы эта теория была правильной. Затем исследователи сравнили свои результаты с тем, что в настоящее время являются вероятно самыми точными наблюдательными данными реальной Вселенной, видимой с Земли.

«Здесь мы столкнулись со значительным различием между предсказанием и реальностью, – говорит Хаслбауэр. — Очевидно, существует гораздо больше галактик с плоскими дисками, чем это объяснимо теорией». Однако разрешение симуляций ограничено даже на современных суперкомпьютерах. Поэтому возможно, что количество дисковых галактик, которые могли бы образоваться в Стандартной модели космологии, было недооценено. «Однако даже если учесть этот эффект, остается серьезная разница между теорией и наблюдением, которую невозможно устранить», – отмечает Хаслбауэр.

Другая ситуация для альтернативы Стандартной модели, которая обходится без темной материи. Согласно так называемой теории MOND (Модифицированная ньютоновская динамика), галактики растут не путем слияния друг с другом. Они образуются из вращающихся газовых облаков, когда они все больше и больше сгущаются. Во вселенной MOND галактики также растут путем поглощения газа из своего окружения. Однако слияния выросших галактик у MOND редки.

«Наша исследовательская группа в Бонне и Праге разработала уникальные методы вычислений в рамках этой альтернативной теории», - говорит Крупа, который также является членом трансдисциплинарных исследовательских подразделений "Моделирование" и "Материя" в Боннском университете. «Предсказания MOND согласуются с тем, что мы действительно видим».

Вызов для стандартной модели

Однако точные механизмы роста галактик еще не полностью ясны, даже из MOND. Кроме того, в MOND законы тяготения Ньютона не применимы при определенных обстоятельствах, и их следует заменить правильными. Это имело бы далеко идущие последствия для других областей физики.

«Все-таки теория MOND решает все известные внегалактические космологические проблемы, несмотря на то, что изначально была сформулирована для рассмотрения только галактик», - говорит участвовавший в этом исследовании доктор Индранил Баник.

«Наше исследование доказывает, что сегодня молодые физики все еще имеют возможность внести значительный вклад в фундаментальную физику», - добавляет Крупа.

В исследовании также участвовали Университет Сент-Эндрюса в Шотландии и Карловский университет в Чехии. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Галактики
• MOND