Протягом століть астрономи знайти відповідь про походження однієї з найстаріших і найгустіших зоряних систем у Всесвіті, відомих як кулясті скупчення. Тепер дослідження, проведене Університетом Суррея й опубліковане в журналі Nature, нарешті розкрило цю таємницю, використовуючи детальні моделі, а також виявило новий клас об’єктів, які можуть бути в нашій Галактиці.
Моделювання кулястих скупчень
Кулясті скупчення — це густі скупчення від сотень тисяч до мільйонів світил, які обертаються навколо галактик, включаючи Чумацький Шлях. На відміну від галактик, вони не показують жодних ознак темної матерії, а їхні зорі є незвично однорідними за віком і хімічним складом — ознаки, які викликають у науковців дебати щодо їхнього виникнення з моменту відкриття в XVII столітті.
Дослідники Суррея використали ультрависокороздільні симуляції, які можуть простежити 13,8-мільярдну історію Всесвіту в безпрецедентних деталях, що дозволило їм спостерігати за формуванням кулястих скупчень у режимі реального часу в їхньому віртуальному космосі, який називається EDGE.
Симуляції виявили кілька шляхів їхнього створення і, несподівано, появу нового класу зоряних систем — «кулясті кластери-супутники», які займають проміжне положення між глобулярними кластерами та карликовими галактиками з точки зору їхніх властивостей.
Масштабна симуляція історії Всесвіту
Працюючи у співпраці з Університетом Дерема, Університетом Бат, Університетом Гертфордшира, обсерваторіями Карнегі та Американським музеєм природної історії в США, Лундським університетом у Швеції та Університетом Барселони в Іспанії, дослідники використовували національний суперкомп’ютерний комплекс DiRAC у Великій Британії, щоб упродовж кількох років проводити симуляції EDGE.
Для розуміння масштабу: якщо найбільші симуляції виконувати на стандартному або потужному ноутбуці, на їхнє завершення знадобилися б десятиліття. Ці симуляції не лише відтворили реалістичні кулясті скупчення та карликові галактики, а й передбачили раніше невідомий клас об’єктів.
Звичайні карликові галактики домінують темною матерією, при цьому її питома вага приблизно в тисячу разів більша, ніж сумарна маса зір і газу.
Новий клас галактичних об’єктів
Проте недавно виявлені карликові галактики, подібні до глобулярних кластерів, під час спостереження здаються подібними до звичайних зоряних кластерів, але все ж містять значну кількість темної матерії. Це означає, що телескопи, можливо, вже знайшли їх у реальному Всесвіті та класифікували як звичайні глобулярні кластери. Ця невелика різниця ставить їх в унікальну позицію для вивчення як темної матерії, так і формування кластерів.
Кілька відомих супутників Чумацького Шляху, таких як ультратьмяна карликова галактика Сітка II, є ймовірними кандидатами. Якщо це підтвердиться, вони можуть стати основними місцями для пошуку первісних зір, вільних від металів, що народилися в ранньому Всесвіті, та новими локаціями для перевірки моделей для настільки примарної темної матерії.
Професор Джастін Рід, голова астрофізики в Університеті Суррея, сказав: «Проєкт EDGE мав на меті побудувати найреалістичнішу симуляцію найменших галактик у Всесвіті — таку, яка могла б відстежувати всі 13,8 млрд років її історії, зосереджуючись при цьому на маленьких деталях, таких як вибух від однієї зорі. На це пішли роки роботи на Національному суперкомп’ютері DiRAC у Великій Британії, але результат був надзвичайним. При роздільній здатності всього 10 світлових років, достатньої для захоплення ефектів окремих супервибухів, ми змогли показати, що глобулярні скупчення можуть формуватися щонайменше двома різними способами, обидва без темної матерії».
Наступним кроком є підтвердження існування цих нових об’єктів за допомогою цілеспрямованих спостережень за допомогою телескопів, включаючи космічний телескоп James Webb та майбутні глибокі спектроскопічні огляди.
Якщо вони це зроблять, це може дати астрономам нові способи перевірки теорій темної матерії та надати одні з найкращих шансів знайти перше покоління зір без металів у Всесвіті.
