Международная команда астрофизиков провела крупнейшую компьютерную симуляцию самых тусклых галактик во Вселенной. Оказалось, что эти крошечные звездные скопления, болтающиеся на задворках Млечного Пути, работают как исторические архивы. Они хранят данные о «космической погоде» ранней Вселенной — эпохи, которую мы пока не можем разглядеть напрямую даже в самые мощные телескопы.
Когда речь заходит о тайнах мироздания, мы привыкли ждать новостей от космического телескопа «Джеймс Уэбб», который вглядывается в невообразимые дали. Но, как показывает новое исследование, ответы на некоторые загадки лежат буквально у нас под носом. Точнее, на орбите нашей собственной галактики.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Вокруг Млечного Пути вращаются так называемые ультратусклые карликовые галактики. Это настоящие космические призраки. Если наш Млечный Путь — это сияющий мегаполис, то они — заброшенные хутора, состоящие всего из нескольких сотен или тысяч звезд. Их общая масса в миллионы раз меньше, чем у нашей галактики. Долгое время они считались просто трудноуловимой аномалией на стыке знаний о формировании звезд и темной материи. Но оказалось, что их хрупкость — это научное сокровище.
Команда астрофизиков из Стокгольмского, Даремского и Гавайского университетов (коллаборация LYRA) решила посмотреть на эволюцию этих галактик-крошек с самого начала времен. Ученые запустили беспрецедентное по масштабам и разрешению компьютерное моделирование.
Задача оказалась настолько тяжелой, что суперкомпьютеру COSMA 8 в Великобритании пришлось «думать» более полугода, сгенерировав колоссальные 300 терабайт данных, ради которых даже пришлось переписывать старые алгоритмы обработки. Зато результат стоил сожженного электричества.
Согласно стандартной космологической модели, галактики формируются внутри сгустков (гало) темной материи. Темная материя работает как гравитационная ловушка: она притягивает к себе обычный газ. Если газа достаточно и он может остыть, в нем зажигаются звезды. Главным «космическим холодильником» в ранней Вселенной служили молекулы водорода.
Самые первые зажегшиеся во Вселенной звезды были экстремально яркими и испускали жесткое ультрафиолетовое излучение (так называемый фон Лаймана-Вернера). Этот свет безжалостно разрушал молекулярный водород, ломая Вселенский «холодильник».
Ученые проиграли в симуляции разные сценарии того, как этот ультрафиолетовый «загар» влиял на зародыши галактик в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва. Выяснилась забавная вещь: крупным галактикам, вроде будущего Млечного Пути, на эту радиацию было абсолютно все равно. Они были достаточно массивны, чтобы их мощная гравитация затянула газ и зажгла звезды при любой «погоде».
А вот для карликовых гало темной материи уровень фоновой радиации оказался вопросом жизни и смерти. Если излучение было слишком сильным, газ не остывал, звезды не рождались, и гало так и оставалось вечным невидимым сгустком темной материи. Если же условия были чуть мягче, рождалась та самая ультратусклая галактика.
Главный автор исследования Шон Браун (Shaun Brown) подобрал отличную сельскохозяйственную аналогию:
«Представьте себе посевы. То, как они растут, напрямую зависит от погодных условий. По урожаю, который вы собираете летом, можно косвенно понять, какой именно была погода весной. Точно так же свойства тусклых карликовых галактик, которые мы видим сегодня, могут рассказать нам о «климате» Вселенной, когда ей было всего несколько сотен миллионов лет».
Эти крошечные звездные скопления — идеальные окаменелости космического рассвета. Вместо того чтобы пытаться разглядеть едва заметное свечение первых эпох в миллиардах световых лет от Земли, астрономам достаточно изучить наших ближайших соседей.
Уже в скором времени в Чили заработает Обсерватория имени Веры Рубин, которая сможет провести самую масштабную «перепись» ультратусклых спутников Млечного Пути. Благодаря новым симуляциям ученые теперь точно знают: просто пересчитывая этих призраков в нашем галактическом пригороде и измеряя их звездную массу, они фактически считывают радиационный фон Вселенной возрастом в 13 миллиардов лет.
Чтобы заглянуть в самое начало времен и изучить последствия работы самых первых звезд, оказалось не нужно строить еще более гигантские орбитальные телескопы. Достаточно было просто внимательно посмотреть себе под ноги — на маленьких и незаметных «кузенов» Млечного Пути.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Пожирая «Кракена»: как родилась современная галактика Млечный Путь
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.