Проведено моделирование галактики без темной материи

Чтобы воспроизвести этот процесс на компьютере, они изменили законы тяготения Ньютона. Галактики, которые были созданы в компьютерных вычислениях, подобны существующим сегодня. По мнению ученых, их предположения могли бы разгадать многие загадки современной космологии.

Космологи предполагают, что после Большого взрыва материя не была распределена равномерно. Более плотные места привлекали больше вещества из окружающей среды из-за более сильных гравитационных сил. В течение нескольких миллиардов лет эти скопления газа в конечном итоге образовали галактики, которые мы видим сегодня.

Важным компонентом этой теории является темная материя. С одной стороны, она считается ответственной за начальное неравномерное распределение, которое привело к скоплению газовых облаков. Это также объясняет некоторые удивительные наблюдения. Например, звезды во вращающихся галактиках часто движутся так быстро, что должны вылетать из них. Похоже, что в галактиках есть дополнительный источник гравитации, который предотвращает это, который нельзя увидеть с помощью телескопов: темная материя. Но до сих пор нет прямых доказательств её существования.

«Возможно, сами гравитационные силы ведут себя не так, как предполагалось ранее», - объясняет профессор Павел Крупа. Эта теория называется модифицированной ньютоновской динамикой (MOND). Она была открыта израильским физиком Мордехаем Мильгромом. Согласно теории, притяжение между двумя массами подчиняется законам Ньютона только до определенной точки. При очень малых ускорениях, как в случае с галактиками, оно становится значительно сильнее. Вот почему галактики не распадаются из-за скорости вращения.

В симуляции ученые использовали компьютерную программу для сложных гравитационных расчетов, разработанную группой Крупа. В MOND притяжение тела зависит не только от собственной массы, но и от того, находятся ли другие объекты в его окрестностях.

Затем ученые использовали программное обеспечение для моделирования образования звезд и галактик, начиная с газового облака через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва. «Во многих отношениях наши результаты удивительно близки к тому, что мы на самом деле наблюдаем с помощью телескопов», - объясняет Крупа. Например, распределение и скорость звезд в сгенерированных компьютером галактиках следуют той же схеме, что можно увидеть в ночном небе. «Кроме того, наше моделирование привело в основном к образованию вращающихся дисковых галактик, таких как Млечный путь, и почти всех других крупных галактик, которые мы знаем», - говорит ученый. «Моделирование темной материи, с другой стороны, в основном создает галактики без отдельных материальных дисков - несоответствие наблюдениям, которые трудно объяснить».

Расчеты, основанные на существовании темной материи, также очень чувствительны к изменениям таких параметров, как частота сверхновых и их влияние на распределение вещества в галактиках. Однако в моделировании MOND эти факторы вряд ли сыграли свою роль.

Тем не менее, недавно опубликованные результаты из Бонна, Праги и Страсбурга не соответствуют действительности во всех отношениях. «Наше моделирование - это только первый шаг», - подчеркивает Крупа. Например, ученые до сих пор делали очень простые предположения об исходном распределении материи и условиях в молодой Вселенной. «Теперь мы должны повторить расчеты и включить более сложные влияющие факторы. Тогда мы посмотрим, действительно ли теория MOND объясняет реальность».

Результаты опубликованы в Astrophysical Journal.