شبیه سازی یک کهکشان بدون ماده تاریک

شبیه سازی یک کهکشان بدون ماده تاریک
شبیه سازی یک کهکشان بدون ماده تاریک
Anonim

آنها برای بازتولید این فرایند روی رایانه ، قوانین جاذبه نیوتن را تغییر دادند. کهکشان هایی که در محاسبات کامپیوتری ایجاد شده اند شبیه به کهکشان های امروزی هستند. به گفته دانشمندان ، مفروضات آنها می تواند بسیاری از اسرار کیهان شناسی مدرن را حل کند.

کیهان شناسان پیشنهاد می کنند که پس از انفجار بزرگ ، ماده به طور مساوی توزیع نشده است. مکانهای متراکم تر به دلیل نیروهای گرانشی قوی تر ، مواد بیشتری را از محیط جذب کردند. در طول چندین میلیارد سال ، این خوشه های گازی در نهایت کهکشان هایی را که امروزه می بینیم تشکیل دادند.

یکی از اجزای مهم این نظریه ، ماده تاریک است. از یک سو ، اعتقاد بر این است که مسئول توزیع ناهموار اولیه است که منجر به تجمع ابرهای گازی شد. این همچنین برخی از مشاهدات شگفت انگیز را توضیح می دهد. برای مثال ، ستارگان کهکشان های در حال چرخش اغلب آنقدر سریع حرکت می کنند که مجبورند از آنها خارج شوند. به نظر می رسد کهکشانها دارای منبع گرانش اضافی هستند که مانع از این اتفاق می شود و با تلسکوپها قابل مشاهده نیست: ماده تاریک. اما هنوز هیچ شواهدی مستقیم از وجود آن وجود ندارد.

پروفسور پاول کروپا توضیح می دهد: "شاید نیروهای گرانشی خود آنطور که تصور می شد رفتار نمی کنند." این نظریه را پویایی نیوتنی اصلاح شده (MOND) می نامند. این ماده توسط فیزیکدان اسرائیلی مردخای میلگروم کشف شد. طبق این نظریه ، جاذبه بین دو توده تنها تا یک نقطه از قوانین نیوتن اطاعت می کند. در شتاب های بسیار کم ، مانند کهکشان ها ، بسیار قوی تر می شود. به همین دلیل است که کهکشان ها به دلیل سرعت چرخش متلاشی نمی شوند.

در شبیه سازی ، دانشمندان از یک برنامه کامپیوتری برای محاسبات پیچیده گرانش که توسط گروه کروپا توسعه یافته بود ، استفاده کردند. در MOND ، جاذبه یک جسم نه تنها به جرم خود بستگی دارد ، بلکه به این بستگی دارد که آیا اجسام دیگری در مجاورت آن هستند یا خیر.

Image
Image

سپس دانشمندان از این نرم افزار برای شبیه سازی شکل گیری ستارگان و کهکشان ها استفاده کردند ، که چند صد هزار سال پس از انفجار بزرگ با یک ابر گازی آغاز شد. کروپا توضیح می دهد: "از جهات مختلف ، نتایج ما به طرز شگفت انگیزی به آنچه در تلسکوپ ها مشاهده می کنیم نزدیک است." به عنوان مثال ، توزیع و سرعت ستارگان در کهکشانهای کامپیوتری از همان الگویی پیروی می کنند که در آسمان شب مشاهده شده است. این دانشمند می گوید: "علاوه بر این ، شبیه سازی های ما عمدتا منجر به تشکیل کهکشان های دیسک گردان ، مانند کهکشان راه شیری و تقریباً همه کهکشان های بزرگ دیگری که می شناسیم ، شده است." از سوی دیگر ، شبیه سازی ماده تاریک اساساً کهکشان هایی را بدون دیسک های جداگانه ایجاد می کند - این مغایرت با مشاهداتی است که توضیح آنها دشوار است."

محاسبات مبتنی بر وجود ماده تاریک نیز نسبت به تغییرات پارامترهایی مانند فراوانی ابرنواخترها و تأثیر آنها بر توزیع ماده در کهکشان ها بسیار حساس است. با این حال ، در مدل سازی MOND ، این عوامل به ندرت نقشی ایفا کردند.

با این حال ، نتایج اخیر منتشر شده از بن ، پراگ و استراسبورگ از هر نظر درست نیست. کروپا تأکید می کند: "مدل سازی ما تنها اولین قدم است." به عنوان مثال ، دانشمندان تا کنون فرضیه های بسیار ساده ای در مورد توزیع اولیه ماده و شرایط موجود در جهان جوان ارائه کرده اند. "اکنون ما باید محاسبات را تکرار کرده و عوامل تأثیرگذار پیچیده تری را شامل شویم. سپس خواهیم دید که آیا نظریه MOND واقعاً واقعیت را توضیح می دهد یا خیر."

نتایج در مجله Astrophysical منتشر شده است.

توصیه شده: