حقوق الصورة: U of Chicago
حل علماء الفيزياء الفلكية بقيادة أندريه كرافتسوف من جامعة شيكاغو تناقضًا محرجًا بين النظرية المفضلة لكيفية تشكل المجرات وما يراه الفلكيون في مقاريبهم.
يبني علماء الفيزياء الفلكية فهمهم لكيفية تشكل المجرات على امتداد لنظرية الانفجار العظيم تسمى نظرية المادة المظلمة الباردة. في هذه النظرية الأخيرة ، تتصادم وتندمج المجرات الصغيرة ، مما يؤدي إلى اندفاعات تشكيل النجوم التي تخلق الأنواع المختلفة من المجرات الضخمة والمشرقة التي يراها الفلكيون في السماء اليوم. (تأخذ المادة المظلمة اسمها من الفكرة القائلة بأن 85 في المائة من الكتلة الكلية للكون مصنوعة من مادة غير معروفة غير مرئية للتلسكوبات ، ولكن يمكن قياس آثار الجاذبية على المجرات المضيئة.)
تناسب هذه النظرية بعض البيانات الرئيسية التي جمعها علماء الفيزياء الفلكية في السنوات الأخيرة. لسوء الحظ ، عندما أجرى علماء الفيزياء الفلكية محاكاة حواسيب عملاقة قبل عدة سنوات ، انتهى بهم الأمر بأقمار صناعية من المادة المظلمة أكثر بعشر مرات - كتل من المادة المظلمة تدور حول مجرة كبيرة - مما توقعوا.
"كانت المشكلة أن المحاكاة لا تتطابق مع ملاحظات خصائص المجرة؟" قال ديفيد سبيرجيل ، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون. ما يمثله عمل أندريه هو حل معقول لهذه المشكلة.
وجد كرافتسوف ومعاونوه الحل المحتمل في محاكاة الكمبيوتر العملاق الجديدة التي سيصفونها في ورقة ستظهر في عدد 10 يوليو من مجلة الفيزياء الفلكية. "حل المشكلة من المحتمل أن يكون في الطريقة التي تتطور بها المجرات القزمة؟" قال كرافتسوف في إشارة إلى المجرات الصغيرة التي تعيش على أطراف المجرات الكبيرة.
بشكل عام ، يعتقد علماء الفيزياء الفلكية أنه يجب قمع تكوين المجرات القزمة الصغيرة جدًا. وذلك لأن الغاز المطلوب للتكوين المستمر للنجوم يمكن تسخينه وطرده من خلال الجيل الأول من النجوم المتفجرة المتفجرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الإشعاع فوق البنفسجي من المجرات والكوازارات التي بدأت في ملء الكون قبل حوالي 12 مليار سنة يسخن الغاز بين المجرات ، مما يؤدي إلى إيقاف تزويد الغازات الجديدة للمجرات القزمة.
في عمليات المحاكاة ، وجد كرافتسوف ، إلى جانب أوليغ جندين من معهد علوم تلسكوب الفضاء وأناتولي كليبين من جامعة ولاية نيو مكسيكو ، أن بعض المجرات القزمة الصغيرة اليوم كانت أكثر ضخامة في الماضي ويمكن أن تجمع الغازات التي تجذبها بحاجة لتشكيل النجوم وتصبح مجرة.
"الأنظمة التي تبدو ضعيفة إلى حد ما وفقر الدم اليوم يمكن ، في أيام مجدها ، أن تشكل نجومًا لفترة وجيزة نسبيًا؟" قال كرافتسوف. بعد فترة من النمو السريع للكتلة ، فقدوا الجزء الأكبر من كتلتهم عندما عانوا من قوى المد والجزر القوية من مجرتهم المضيفة والمجرات الأخرى المحيطة بهم.
هذه المجرة؟ أكل لحوم البشر؟ تستمر حتى اليوم ، مع العديد من "آكلي لحوم البشر"؟ تتحول المجرات القزمة إلى أقمار صناعية تدور في سحب الجاذبية للمجرات الأكبر.
تماما مثل الكواكب في النظام الشمسي المحيط بالشمس ، مجرتنا درب التبانة وأقرب جار لها ، مجرة أندروميدا ، محاطة بحوالي اثني عشر قزمًا. المجرات؟ قال كرافتسوف. تم سحب هذه الأشياء من خلال جاذبية درب التبانة وأندروميدا منذ فترة أثناء تطورها.
نجحت المحاكاة حيث فشل الآخرون لأن فريق Kravtsov قام بتحليل المحاكاة التي كانت متقاربة في الوقت المناسب بدقة عالية. هذا سمح للفريق بتتبع تطور الأشياء الفردية في المحاكاة. هذا صعب نوعًا ما ولا يتم إجراؤه غالبًا في تحليلات المحاكاة الكونية. ولكن في هذه الحالة كان مفتاح التعرف على ما يحدث والحصول على النتيجة؟ قال كرافتسوف.
والنتيجة تضع سيناريو المادة المظلمة الباردة على أرضية أكثر صلابة. حاول العلماء تعديل المبادئ الرئيسية للسيناريو وخصائص جزيئات المادة المظلمة للقضاء على التناقض الصارخ بين النظرية ومراقبة المجرات القزمة. "اتضح أن التعديلات المقترحة أدخلت مشاكل أكثر من حلها". قال كرافتسوف.
تم تنفيذ المحاكاة في المركز الوطني لتطبيقات الحواسيب العملاقة ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، مع المنح المقدمة من المؤسسة الوطنية للعلوم والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء.
المصدر الأصلي: نشرة جامعة شيكاغو الإخبارية
