На протяжении веков астрономы искали ответ о происхождении одной из старейших и плотнейших звездных систем во Вселенной, известных как шаровые скопления. Теперь исследование, проведенное Университетом Суррея и опубликованное в журнале Nature, наконец раскрыло эту тайну, используя подробные модели, а также обнаружило новый класс объектов, которые могут быть в нашей Галактике.
Моделирование шаровых скоплений
Шаровые скопления — это плотные скопления от сотен тысяч до миллионов светил, которые вращаются вокруг галактик, включая Млечный Путь. В отличие от галактик, они не показывают никаких признаков темной материи, а их звезды необычно однородны по возрасту и химическому составу — признаки, которые вызывают у ученых споры об их возникновении с момента открытия в XVII веке.
Исследователи из Суррея использовали ультравысокоразрешающие симуляции, которые могут проследить 13,8-миллиардную историю Вселенной в беспрецедентных деталях, что позволило им наблюдать за формированием шаровых скоплений в режиме реального времени в их виртуальном космосе, который называется EDGE.
Симуляции выявили несколько путей их создания и, неожиданно, появление нового класса звездных систем — «шаровые кластеры-спутники», которые занимают промежуточное положение между глобулярными кластерами и карликовыми галактиками с точки зрения их свойств.
Масштабная симуляция истории Вселенной
Работая в сотрудничестве с Университетом Дерема, Университетом Бат, Университетом Хартфордшира, обсерваториями Карнеги и Американским музеем естественной истории в США, Лундским университетом в Швеции и Университетом Барселоны в Испании, исследователи использовали национальный суперкомпьютерный комплекс DiRAC в Великобритании, чтобы в течение нескольких лет проводить симуляции EDGE.
Для понимания масштаба: если бы самые крупные симуляции выполнялись на стандартном или мощном ноутбуке, на их завершение ушли бы десятилетия. Эти симуляции не только воссоздали реалистичные шаровые скопления и карликовые галактики, но и предсказали ранее неизвестный класс объектов.
Обычные карликовые галактики доминируют темной материей, при этом ее удельный вес примерно в тысячу раз больше, чем суммарная масса звезд и газа.
Новый класс галактических объектов
Однако недавно обнаруженные карликовые галактики, похожие на глобулярные скопления, при наблюдении кажутся похожими на обычные звездные скопления, но все же содержат значительное количество темной материи. Это означает, что телескопы, возможно, уже нашли их в реальной Вселенной и классифицировали как обычные глобулярные скопления. Эта небольшая разница ставит их в уникальное положение для изучения как темной материи, так и формирования скоплений.
Несколько известных спутников Млечного Пути, таких как ультратяжелая карликовая галактика Сетка II, являются вероятными кандидатами. Если это подтвердится, они могут стать основными местами для поиска первоначальных звезд, свободных от металлов, родившихся в ранней Вселенной, и новыми локациями для проверки моделей для столь призрачной темной материи.
Профессор Джастин Рид, глава астрофизики в Университете Суррея, сказал: «Проект EDGE имел целью построить самую реалистичную симуляцию самых маленьких галактик во Вселенной — такую, которая могла бы отслеживать все 13,8 млрд лет ее истории, сосредотачиваясь при этом на маленьких деталях, таких как взрыв от одной звезды. На это ушли годы работы на Национальном суперкомпьютере DiRAC в Великобритании, но результат был потрясающим. При разрешении всего 10 световых лет, достаточном для захвата эффектов отдельных супервзрывов, мы смогли показать, что глобулярные скопления могут формироваться по крайней мере двумя разными способами, оба без темной материи».
Следующим шагом является подтверждение существования этих новых объектов посредством целеустремленных наблюдений с помощью телескопов, включая космический телескоп James Webb и будущие глубокие спектроскопические обзоры.
Если они это сделают, это может дать астрономам новые способы проверки теорий темной материи и предоставить одни из лучших шансов найти первое поколение звезд без металлов во Вселенной.
По материалам phys.org
