Куда подевались карлики?

Институт астрофизики им. Ляйбница, Потсдам,

1 февраля 2013 года

Спроси астрофизика, что он несет в своем портфеле, 

и он ответит, немного подумав: "мммм...барионы!"

(шутка)

Наблюдения высокой точности, выполненные в последние годы, показали, что наша Вселенная состоит на 75% из Темной Энергии, 20% - Темной Материи и всего лишь 5% - это обычная барионная материя. Галактики, как и вся видимая нам материя, концентрируются в сложную сеть волокон и пустот, которую иногда еще называют "космической паутиной". Компьютерные модели показывают, что в такой Вселенной должно быть повсеместно распространено формирование галактик-карликов массой около одной тысячной массы Млечного Пути - то есть в нашем непосредственном окружении карликов должно быть очень много. Однако наблюдения показывают, что это не так. И вот, значит, получается такой парадокс, который долгое время не могли разрешить, пока международная команда в рамках проекта CLUES (проект по симуляции локально-ограниченной Вселенной) не провела моделирование с учетом всех наблюдаемых позиций и скоростей галактик нашей Локальной Группы в пределах сферы радиусом в десятки млн св.лет.  "Главная цель проекта - симуляция эволюции Локальной Группы - Туманности Андромеды, Млечного Пути и их менее массивных соседей"- говорит Стефан Готтлёбер из Института Астрофизики им. Ляйбница в Потсдаме. 

И что такого интересного они нашли? Анализируя симуляции CLUES, ученые внезапно обнаружили, что некоторые из отдаленных галактик-карликов Местной Группы движутся с такими высокими скоростями относительно космической паутины, что большинство их газа просто срывается прочь. Астрофизики назвали этот процесс "Срывание оболочек Космической Паутиной" (Cosmic Web Stripping - можно, конечно, и буквально перевести, но выглядеть будет малость..того... прим.перев.) - потому, что газовые оболочки галактик срываются волокнами и "блинами" самой Космической Паутины.

- Эти галактики движутся так быстро, что даже слабые космические мембраны (читай-"блины", прим. перев.) Космической Паутины могут срывать их газ - говорит аспирант Университета Кордобы из Аргентины Алехандро Бенитез Ламбай. - Без газа и звезд эти карлики настолько тусклы, что мы их просто не можем увидеть."

Исследование выйдет в февральском номере Астрофизических Писем.

Магия с полным ее разоблачением, тьфу, то есть анимация №1 с пояснением:

Симуляция показывает эволюцию газового компонента. Мы отслеживаем несколько галактик, демонстрируя их взаимодействие с Космической Паутиной. Здесь у нас имеются протогалактики, где формирование звезд уже, в общем-то, закончилось (номера 17, 30 и 50),  в то время как галактика за номером 35 осталась нетронутой процессом и с удовольствием продолжает рождать звезды. Здесь же присутствуют центральные, самые массивные галактики - Млечный Путь (MW), Туманность Андромеды (M31), Треугольник (М33). Масштаб задан линейкой справа вверху (1 МПк). Орбиты карликов отслеживаются сплошными линиями - от координаты z=41 до текущего местоположения, синим - в галактике, где еще идет образование звезд более-менее сравнимо с начальным моментом анимации, и красным - где такое образование прекратилось.

Эволюция газового компонента показывает, как все волокнистые структуры постепенно собираются в некий "блин", который проходит через все эти галактики (включая 17ю, 35ю и 50ю). Чтобы показать гидродинамическое взаимодействие с "блином", анимация останавливается примерно посередине, и овалами подчеркиваются потоки газа, сорванные с ядер карликовых галактик.

Эволюция галактики 35 показывает обратный пример. Как показывает анимация, она образуется в центральном волокне, которое присоединяется к "блину" при z=1.8 и начинает двигаться согласно общему движению этого "блина", избежав тем самым срыва оболочки галактики и потери своих барионов, поэтому галактика 35 продолжает спокойно создавать звезды более-менее непрерывно.

В финальных кадрах анимации синие треугольники отмечают галактики, где все еще идет формирование звезд, а красные круги - галактики, где звездам образовываться уже не из чего - весь газ уже давно тю-тю...

 В качестве упражнения, найдите на этих кадрах Млечный Путь, М31 и М33 :)

Теперь немного более красивая и значительно более сложная анимация №2, которая показывает весь процесс в динамике. Слева - структуры Темной Материи, справа - обычная барионная материя Местной Группы (то есть то, как это видно абстрактному приемнику излучения на всех волнах электромагнитного спектра  - мы же помним, что Темная Материя не излучает и не поглощает свет, мы можем только судить о ее наличии по косвенным признакам - его искривлению)

В центре анимации находится галактика номер 17. Обратите внимание, как она, вместе со своими товарками, пулей пронзает весь "блин", при этом лишаясь всей своей оболочки - собственно, это и есть результат всего исследования, показанный здесь очень и очень наглядно.

Я бы также обратил внимание на то, как взаимодействуют структуры, волокна и блины Темной Материи. Вот уж где мистика-то! Нечто невидимое моделируется на суперкомпьютере, чтобы объяснить некие видимые глазу парадоксы в галактиках Местной Группы!

Ну как можно мимо такого пройти!