_ Galaxiile strălucitoare pun întuneric materie la încercare

În ultimul an și jumătate, telescopul spațial James Webb a furnizat imagini uimitoare ale galaxiilor îndepărtate formate la scurt timp după Big Bang, oferind oamenilor de știință primele lor priviri ale universului infantil. Acum, un grup de astrofizicieni a crescut antetul: găsiți cele mai mici și mai strălucitoare galaxii aproape de începutul timpului în sine, sau oamenii de știință vor trebui să-și regândească total teoriile despre materia întunecată.

Echipa, condusă de UCLA. astrofizicienii au efectuat simulări care urmăresc formarea galaxiilor mici după Big Bang și au inclus, pentru prima dată, interacțiuni neglijate anterior între gaz și materia întunecată. Ei au descoperit că galaxiile create sunt foarte mici, mult mai luminoase și se formează mai repede decât în ​​simulările tipice care nu iau în considerare aceste interacțiuni, dezvăluind în schimb galaxii mult mai slabe.

Galaxii mici, numite și galaxii pitice, sunt prezente în tot universul și adesea se crede că reprezintă cel mai vechi tip de galaxie. Galaxiile mici sunt astfel deosebit de interesante pentru oamenii de știință care studiază originile universului. Dar micile galaxii pe care le găsesc nu se potrivesc întotdeauna cu ceea ce cred ei că ar trebui să găsească. Cele mai apropiate de Calea Lactee se rotesc mai repede sau nu sunt la fel de dense ca în simulări, ceea ce indică faptul că modelele ar fi putut omite ceva, cum ar fi aceste interacțiuni gaz-materia întunecată.

Noua cercetare, publicată în The Astrophysical Journal Letters, îmbunătățește simulările prin adăugarea de interacțiuni ale materiei întunecate cu gazul și constată că aceste galaxii slabe ar fi putut fi mult mai strălucitoare decât se aștepta la începutul istoriei universului, când tocmai începeau să se formeze. Autorii sugerează că oamenii de știință ar trebui să încerce să găsească galaxii mici care sunt mult mai luminoase decât se aștepta folosind telescoape precum telescopul Webb. Dacă găsesc doar unele slabe, atunci unele dintre ideile lor despre materia întunecată ar putea fi greșite.

Materia întunecată este un tip de materie ipotetică care nu interacționează cu electromagnetismul sau lumina. Astfel, este imposibil de observat folosind optică, electricitate sau magnetism. Dar materia întunecată interacționează cu gravitația, iar prezența ei a fost dedusă din efectele gravitaționale pe care le are asupra materiei obișnuite - lucrurile care formează tot universul observabil. Chiar dacă se crede că 84% din materia din univers este formată din materie întunecată, nu a fost niciodată detectată direct.

Toate galaxiile sunt înconjurate de un vast halou de materie întunecată, iar oamenii de știință cred că întuneric materia a fost esenţială pentru formarea lor. „Modelul cosmologic standard” pe care astrofizicienii îl folosesc pentru a înțelege formarea galaxiilor descrie modul în care aglomerările de materie întunecată din universul foarte timpuriu au atras materia obișnuită prin gravitație, provocând formarea stelelor și creând galaxiile pe care le vedem astăzi. Deoarece majoritatea particulelor de materie întunecată – numită materie întunecată rece – se crede că se mișcă mult mai lent decât viteza luminii, acest proces de acumulare s-ar fi produs treptat.

Dar acum mai bine de 13 miliarde de ani, înainte de formarea primelor galaxii, materia obișnuită, constând din hidrogen și heliu gazos de la Big Bang, și materia întunecată se mișcau una față de alta. Gazul curgea cu viteze supersonice pe lângă desișuri dense de materie întunecată care se mișcă mai încet, care ar fi trebuit să-l atragă pentru a forma galaxii.

„Într-adevăr, la modelele care nu iau în considerare fluxul, asta este exact ceea ce se întâmplă. ”, a spus Claire Williams, doctorand la UCLA și primul autor al lucrării. „Gazul este atras de atracția gravitațională a materiei întunecate, formează aglomerări și noduri atât de dense încât poate avea loc fuziunea hidrogenului și formează astfel stele precum soarele nostru”.

Dar Williams și coautorii echipei Supersonic Project, un grup de astrofizicieni din Statele Unite, Italia și Japonia condus de profesorul de fizică și astronomie UCLA Smadar Naoz, au descoperit dacă au adăugat efectul de streaming al diferitelor vitezele dintre materia întunecată și cea obișnuită la simulări, gazul a aterizat departe de materia întunecată și a fost împiedicat să formeze stele imediat.

Când gazul acumulat a căzut înapoi în galaxie milioane de ani mai târziu, un izbucnirea masivă de formare a stelelor a avut loc dintr-o dată. Deoarece aceste galaxii au avut mult mai multe stele tinere, fierbinți și luminoase decât galaxiile mici obișnuite pentru o perioadă, ele au strălucit mult mai strălucitor.

„În timp ce fluxul a suprimat formarea stelelor în cele mai mici galaxii, a stimulat și formarea stelelor în galaxii pitice, făcându-le să eclipseze peticele non-streaming ale universului”, a spus Williams.

„Prevăzăm că telescopul Webb va fi capabil să găsească regiuni ale universului în care galaxiile vor fi mai luminoase, mai intense. cu această viteză. Faptul că ar trebui să fie atât de strălucitoare ar putea face mai ușor pentru telescop descoperirea acestor galaxii mici, care sunt de obicei extrem de greu de detectat la doar 375 de milioane de ani după Big Bang.”

Pentru că materia întunecată este imposibil de studiat în mod direct, căutarea unor pete strălucitoare de galaxii în universul timpuriu ar putea oferi un test eficient pentru teoriile despre materia întunecată, care a fost inutilă până acum.

„Descoperirea unor pete de mici dimensiuni. , galaxiile luminoase din universul timpuriu ar confirma că suntem pe drumul cel bun cu modelul de materie întunecată rece, deoarece numai viteza dintre două tipuri de materie poate produce tipul de galaxie pe care îl căutăm", a spus Naoz, Howard și. Astrid Preston profesor de astrofizică. „Dacă materia întunecată nu se comportă ca o materie întunecată rece standard și efectul de flux nu este prezent, atunci aceste galaxii pitice strălucitoare nu vor fi găsite și trebuie să ne întoarcem la planșa de desen.”

(Fluierul)