Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Компьютерное моделирование, проведенное астрономами, подтверждает идею о том, что темная материя — материя, которую еще никто не обнаружил напрямую, но которая, по мнению многих физиков, должна существовать для объяснения некоторых аспектов наблюдаемой Вселенной — существует, по мнению исследователей, в том числе из Университета Калифорния, Ирвин.
Работа посвящена фундаментальным дебатам в астрофизике: должна ли существовать невидимая темная материя, чтобы объяснить, как работает Вселенная, или физики могут объяснить, как все работает, основываясь исключительно на материи, которую мы можем непосредственно наблюдать? В настоящее время многие физики считают, что для объяснения движения звезд и галактик должно существовать что-то вроде темной материи.
«Наша статья показывает, как мы можем использовать реальные, наблюдаемые взаимосвязи в качестве основы для проверки двух разных моделей описания Вселенной», — сказал Франсиско Меркадо, ведущий автор и недавний доктор философии. выпускник факультета физики и астрономии Калифорнийского университета в Ирвине, а сейчас является постдокторантом в колледже Помона. «Мы предложили мощный тест, позволяющий отличить две модели».
Тест включал в себя компьютерное моделирование обоих типов материи — нормальной и темной — чтобы объяснить наличие интригующих особенностей, измеренных в реальных галактиках. Команда сообщила о своих результатах в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».
Особенности галактик, которые обнаружила команда, «ожидается, что они появятся во вселенной с темной материей, но их будет трудно объяснить во вселенной без нее», — сказал Меркадо. «Мы показываем, что такие особенности появляются в наблюдениях за многими реальными галактиками. Если мы примем эти данные за чистую монету, это вновь подтвердит положение модели темной материи как модели, которая лучше всего описывает вселенную, в которой мы живем».
Эти особенности, которые отметил Меркадо, описывают закономерности в движении звезд и газа в галактиках, которые кажутся возможными только во Вселенной с темной материей.
«Наблюдаемые галактики, похоже, подчиняются тесной взаимосвязи между материей, которую мы видим, и предполагаемой темной материей, которую мы обнаруживаем, настолько, что некоторые предполагают, что то, что мы называем темной материей, на самом деле является доказательством того, что наша теория гравитации ошибочна», — сказал один из исследователей. автор Джеймс Баллок, профессор физики UCI и декан Школы физических наук UCI.
«Мы показали, что темная материя не только предсказывает взаимосвязь, но и для многих галактик она может объяснить то, что мы видим, более естественно, чем модифицированная гравитация. Я ухожу еще более убежденным, что темная материя является правильной моделью».
Эти особенности также проявляются в наблюдениях, сделанных сторонниками Вселенной, свободной от темной материи. «Наблюдения, которые мы изучали — те самые наблюдения, в которых мы обнаружили эти особенности — были проведены приверженцами теорий отсутствия темной материи», — сказал соавтор Хорхе Морено, доцент кафедры физики и астрономии в колледже Помона.
«Несмотря на их очевидное присутствие, это сообщество практически не проводило анализ этих особенностей. Понадобились такие люди, как мы, ученые, работающие как с обычной, так и с темной материей, чтобы начать разговор».
Морено добавил, что он ожидает, что после исследования последуют дебаты в его исследовательском сообществе, но что может быть место для точек соприкосновения, поскольку команда также обнаружила, что такие особенности появляются в их симуляциях только тогда, когда есть как темная материя, так и нормальная материя. материя во Вселенной.
«Когда звезды рождаются и умирают, они взрываются сверхновыми, которые могут формировать центры галактик, что естественным образом объясняет существование этих особенностей», — сказал Морено. «Проще говоря, особенности, которые мы изучали в наблюдениях, требуют как существования темной материи, так и учета физики нормальной материи».
Теперь, когда модель Вселенной из темной материи кажется ведущей, следующим шагом, как объяснил Меркадо, будет проверка того, остается ли она последовательной во Вселенной темной материи.
«Было бы интересно посмотреть, сможем ли мы использовать эту же взаимосвязь, чтобы различать разные модели темной материи», — сказал Меркадо. «Понимание того, как эти отношения меняются в зависимости от различных моделей темной материи, может помочь нам ограничить свойства самой темной материи».
Информация от: Калифорнийским университетом в Ирвайне.
