Астрономы на протяжении веков ломали голову над происхождением одной из старейших и наиболее плотных звёздных систем во Вселенной, известной как шаровые скопления. И вот, исследование, проведённое под руководством Университета Суррея, наконец-то разгадало эту тайну, используя детальное моделирование, а также обнаружило новый класс объектов, которые могут уже существовать в нашей галактике.
Шаровые скопления — это плотные скопления сотен тысяч и миллионов звёзд, вращающихся вокруг галактик, включая Млечный Путь. В отличие от галактик, в них нет признаков тёмной материи, а их звёзды имеют необычно одинаковый возраст и химический состав — черты, которые заставили учёных спорить об их формировании с момента их открытия в XVII веке.
Исследователи из Суррея использовали моделирование сверхвысокого разрешения, которое может проследить 13,8-миллиардную историю Вселенной в беспрецедентных деталях. Это позволило им наблюдать за формированием шаровых скоплений в реальном времени в рамках виртуального космоса под названием EDGE.
Моделирование выявило несколько путей их создания и, неожиданно, появление нового класса звёздных систем — «карликовых шаровых скоплений», которые по своим свойствам находятся между шаровыми скоплениями и карликовыми галактиками.
Доктор Этан Тейлор, научный сотрудник Университета Суррея, Школа математики и физики, и ведущий автор исследования, сказал: «Формирование шаровых скоплений было загадкой на протяжении сотен лет, поэтому возможность добавить дополнительный контекст к их формированию — это потрясающе. Мы смогли сделать это в наших симуляциях EDGE, не добавляя ничего особенного, чтобы они появились, и это просто придаёт симуляциям дополнительный уровень реализма. Кроме того, возможность найти новый класс объектов в симуляциях очень воодушевляет, особенно поскольку мы уже идентифицировали несколько кандидатов, существующих в нашем собственном Млечном Пути».
Работая в сотрудничестве с Даремским университетом, Университетом Бата, Университетом Хартфордшира, Карнеги Обсервериз и Американским музеем естественной истории в США, Лундским университетом в Швеции и Университетом Барселоны в Испании, исследователи использовали британский национальный суперкомпьютер DiRAC для проведения симуляций EDGE в течение нескольких лет.
Для сравнения масштабов: если бы самые крупные симуляции проводились на стандартном или высокопроизводительном ноутбуке, на их выполнение ушли бы десятилетия. Эти симуляции не только воссоздали реалистичные шаровые скопления и карликовые галактики, но и предсказали ранее неизвестный класс объектов.
Профессор Джастин Рид, заведующий кафедрой астрофизики в Университете Суррея, сказал: «Проект EDGE был направлен на создание самой реалистичной симуляции самых маленьких галактик во Вселенной — такой, которая могла бы проследить все 13,8 миллиарда лет её истории, при этом увеличивая масштаб до мельчайших деталей, таких как взрыв одной сверхновой звезды. На разрешение в 10 световых лет, достаточно тонкое, чтобы зафиксировать эффекты отдельных сверхновых, мы смогли показать, что шаровые скопления могут формироваться как минимум двумя разными способами, без участия тёмной материи».
Следующий шаг — подтвердить существование этих «карликовых шаровых скоплений» с помощью целевых наблюдений с помощью телескопов, включая космический телескоп Джеймса Уэбба и предстоящие глубокие спектроскопические исследования. Если это подтвердится, это может дать астрономам новые способы проверки теорий тёмной материи и предложить одни из лучших шансов найти первое поколение «безметалльных» звёзд во Вселенной.
Предоставлено Университетом Суррея.