Credito d'immagine: U di Chicago
Gli astrofisici guidati da Andrey Kravtsov dell'Università di Chicago hanno risolto una contraddizione imbarazzante tra una teoria favorita di come si formano le galassie e ciò che gli astronomi vedono nei loro telescopi.
Gli astrofisici basano la loro comprensione di come le galassie si formano su un'estensione della teoria del big bang chiamata teoria della materia oscura fredda. In quest'ultima teoria, le piccole galassie si scontrano e si fondono, inducendo esplosioni di formazione stellare che creano i diversi tipi di galassie massicce e luminose che gli astronomi vedono oggi nel cielo. (La materia oscura prende il nome dall'idea che l'85 percento della massa totale dell'universo è fatto di materia sconosciuta che è invisibile ai telescopi, ma i cui effetti gravitazionali possono essere misurati su galassie luminose.)
Questa teoria si adatta ad alcuni dati chiave che gli astrofisici hanno raccolto negli ultimi anni. Sfortunatamente, quando gli astrofisici eseguirono simulazioni di supercomputer diversi anni fa, finirono con 10 volte più satelliti di materia oscura - ammassi di materia oscura in orbita attorno a una grande galassia - di quanto si aspettassero.
"Il problema è stato che le simulazioni non corrispondono alle osservazioni delle proprietà della galassia". disse David Spergel, professore di astrofisica all'Università di Princeton. "Ciò che rappresenta il lavoro di Andrey è una soluzione molto plausibile a questo problema."
Kravtsov e i suoi collaboratori hanno trovato la potenziale soluzione in nuove simulazioni di supercomputer che descriveranno in un articolo che apparirà nel numero del 10 luglio del Astrophysical Journal. "È probabile che la soluzione al problema sia nell'evoluzione delle galassie nane". Kravtsov ha detto, riferendosi alle piccole galassie che abitano ai margini di grandi galassie.
In generale, gli astrofisici ritengono che la formazione di galassie nane molto piccole debba essere soppressa. Questo perché il gas necessario per la formazione continua di stelle può essere riscaldato ed espulso dalla prima generazione di stelle esplosive di supernovae. Inoltre, le radiazioni ultraviolette delle galassie e dei quasar che hanno iniziato a riempire l'universo circa 12 miliardi di anni fa riscaldano il gas intergalattico, interrompendo la fornitura di gas fresco alle galassie nane.
Nelle simulazioni, Kravtsov, insieme a Oleg Gnedin dello Space Telescope Science Institute e Anatoly Klypin della New Mexico State University, hanno scoperto che alcune delle galassie nane che sono piccole oggi sono state più massicce in passato e potrebbero raccogliere gravitazionalmente il gas che hanno bisogno di formare stelle e diventare una galassia.
"I sistemi che sembrano piuttosto deboli e anemici oggi potrebbero, nei loro giorni di gloria, formare stelle per un periodo relativamente breve," Disse Kravtsov. "Dopo un periodo di rapida crescita di massa, hanno perso la maggior parte della loro massa quando hanno sperimentato forti forze di marea dalla loro galassia ospite e altre galassie che li circondano."
Questo galattico? Cannibalismo? persiste ancora oggi, con molti dei? cannibalizzati? galassie nane che diventano satelliti in orbita nell'attrazione gravitazionale di galassie più grandi.
? Proprio come i pianeti del sistema solare che circonda il sole, la nostra galassia della Via Lattea e il suo vicino più vicino, la galassia di Andromeda, sono circondati da una dozzina di deboli? Nani? galassie ,? Disse Kravtsov. "Questi oggetti sono stati attratti dall'attrazione gravitazionale della Via Lattea e di Andromeda qualche tempo fa durante la loro evoluzione."
Le simulazioni erano riuscite laddove altri avevano fallito perché il team di Kravtsov aveva analizzato simulazioni che erano strettamente spaziate nel tempo ad alta risoluzione. Ciò ha permesso al team di tenere traccia dell'evoluzione dei singoli oggetti nelle simulazioni. ? Questo è piuttosto difficile e non viene spesso fatto nelle analisi di simulazioni cosmologiche. Ma in questo caso è stata la chiave per riconoscere cosa stava succedendo e ottenere il risultato? Disse Kravtsov.
Il risultato pone lo scenario freddo della materia oscura su un terreno più solido. Gli scienziati avevano tentato di modificare i principi principali dello scenario e le proprietà delle particelle di materia oscura per eliminare l'evidente discrepanza tra teoria e osservazione delle galassie nane. ? Si scopre che le modifiche proposte hanno introdotto più problemi di quanti ne abbiano risolti? Disse Kravtsov.
Le simulazioni sono state eseguite presso il National Center for Supercomputer Applications, Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, con sovvenzioni fornite dalla National Science Foundation e dalla National Aeronautics and Space Administration.
Fonte originale: Comunicato stampa dell'Università di Chicago
