Учёные создали самую детальную симуляцию раннего Млечного Пути и обнаружили галактики, которые светятся без звёзд
iXBT.com ·
Группа учёных под руководством Харли Каца (Harley Katz), доцента астрономии и астрофизики Чикагского университета, завершила проект Megatron — самую детальную на сегодня симуляцию того, как выглядел Млечный Путь в первые несколько миллиардов лет существования. Расчёты заняли три года даже на мощных суперкомпьютерах. Результат — шесть работ в The Open Journal of Astrophysics, которые впервые дают прямое представление: что именно увидели бы телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», если бы могли визуализировать прошлое напрямую.
Группа учёных под руководством Харли Каца (Harley Katz), доцента астрономии и астрофизики Чикагского университета, завершила проект Megatron — самую детальную на сегодня симуляцию того, как выглядел Млечный Путь в первые несколько миллиардов лет существования. Расчёты заняли три года даже на мощных суперкомпьютерах. Результат — шесть работ в The Open Journal of Astrophysics, которые впервые дают прямое представление: что именно увидели бы телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», если бы могли визуализировать прошлое напрямую.
В ранней Вселенной окрестности будущего Млечного Пути представляли собой паутину из тысяч галактик разного размера. Одни активно производили новые звёзды, другие были мертвы или умирали, а третьи, как выяснилось в ходе симуляции, звёзд не содержали вовсе — но всё равно светились. Часть таких «беззвёздных» галактик когда-то имела звёзды, которые взорвались или схлопнулись в чёрные дыры, другие состояли исключительно из газа, разогретого до свечения.
Модель также разрешила давнюю загадку звёздной астрофизики. В Млечном Пути действует правило: чем меньше и тусклее галактика, тем меньше в ней железа. Однако в самых карликовых системах эта закономерность ломается — содержание железа выходит на плато и перестаёт зависеть от массы. Ни одна симуляция прежде не могла воспроизвести этот эффект. Megatron указал на причину: взрывы экзотических звёзд населения III — самых первых светил во Вселенной, состоявших только из водорода и гелия, которые появились сразу после Большого взрыва.
Такие звёзды производят при взрыве гораздо больше железа, чем обычные сверхновые. Если галактика достаточно массивна, то её гравитация удерживает выброшенное железо, а если слишком мала — оно улетучивается в межгалактическое пространство. Именно этот фильтр, по расчётам Megatron, и создаёт наблюдаемое плато. Ни одной звезды населения III пока не видели напрямую, но одна из статей проекта впервые показывает, где в окружении Млечного Пути они могли бы дожить до возможных наблюдений, и даёт астрономам карту для целенаправленного поиска.
Ключевое отличие Megatron от всех предыдущих симуляций — включение неравновесной физики. Обычно для упрощения принимают, что химия системы находится в равновесии, но реальные галактики эволюционируют непрерывно, и это допущение регулярно нарушается. Учёт неравновесия замедляет вычисления, однако две статьи проекта показали: без него картина искажается, особенно при моделировании потоков газа вокруг галактик — окологалактической среды.
Проект не только дал ответы, но и очертил границы низвестного. Некоторые результаты симуляции расходятся с реальными наблюдениями, и Кац считает это не менее ценным: расхождения указывают, какой физики в модели всё ещё не хватает, и открывают направления для следующих исследований.