Их компьютерные программы отслеживают обстоятельства рождения галактик вскоре после Большого взрыва. Эти компьютерные модели, “только что вышедшие из печати”, содержат некоторые новые нюансы. Они учитывают ранее пренебрегаемые взаимодействия между темной материей и изначальным “веществом” Вселенной. Это могут быть газообразные водород и гелий. Результат моделирования: крошечные яркие галактики, которые сформировались быстрее, чем в компьютерных моделях, которые не учитывали эти движения. Теперь астрономам просто нужно найти их, используя JWST, в попытке увидеть, верны ли их теории о темной материи.
Какое значение имело бы взаимодействие между барионной материей и темной материей? Вот одна вероятная теория: в ранней Вселенной облака газа двигались со сверхзвуковой скоростью мимо скоплений темной материи. Она отскочила от темной материи. В конце концов, по прошествии миллионов лет, газообразное вещество снова собралось вместе, образовав звезды во взрыве звездообразования. Моделирование команды отслеживает формирование этих галактик сразу после Большого взрыва.
Команда Наоза считает, что существование этих меньших, ярких и более удаленных галактик может подтвердить так называемую модель “холодной темной материи”. Это предполагает, что после Большого взрыва Вселенная находилась в горячем плотном состоянии, содержащем только газы. Со временем она эволюционировала до неравномерного распределения галактик (и, в конечном итоге, скоплений галактик). Попутно формировались звезды и галактики, но самые ранние шаги, вероятно, зависят от гравитационного взаимодействия с темной материей. Если бы сверхзвуковые взаимодействия, которые смоделировала команда Наоза, действительно происходили, то результатом были бы эти маленькие галактики.
Моделирование формирования Галактик и влияния Темной материи:
За время своей работы JWST видел несколько довольно ранних галактик. Он не обнаружил самых ранних из них — пока. Однако предоставленные им изображения являются намеками на то, что могло существовать в более ранние эпохи, и могут дать представление о роли темной материи. И это означает поиск ярких пятен света, которые существовали через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
“Открытие участков маленьких ярких галактик в ранней вселенной подтвердило бы, что мы находимся на правильном пути с моделью холодной темной материи, потому что только скорость между двумя видами материи может создать галактику того типа, который мы ищем”, - сказал Наоз. “Если темная материя не ведет себя как стандартная холодная темная материя и эффект струящейся материи отсутствует, то эти яркие карликовые галактики не будут обнаружены, и нам нужно вернуться к чертежной доске”.
В статье члена команды и первого автора Клэр Уильямс команда предполагает, что ученые, использующие JWST, начинают искать галактики, которые намного ярче, чем ожидалось. Если они существуют, это, вероятно, докажет, что взаимодействия происходили на ранних этапах космического времени. Если ничего не удастся найти, то, возможно, ученые все еще не понимают взаимодействия темной материи. Главный вопрос, на который необходимо ответить, заключается в том, что если они существуют, то как они сформировались так быстро и почему они такие яркие?
Стандартная космологическая модель гласит, что гравитационное притяжение скоплений темной материи в ранней Вселенной притягивало обычную материю. В конце концов, это привело к образованию звезд, за которыми последовали галактики. Считается, что темная материя движется медленнее, чем световая. Итак, астрономы предсказали, что процессы формирования звезд и галактик происходили очень постепенно. По крайней мере, это то, что предполагают более ранние симуляции.
Но что, если бы что-то другое происходило более 13 миллиардов лет назад? Что бы это изменило? Это было задолго до образования первых галактик. Но это было время, когда обычная материя в виде больших сверхплотностей газообразного водорода и гелия текла по расширяющейся Вселенной. Она отскакивала от более медленно движущихся сгустков темной материи и преодолевала ее гравитационное притяжение, по крайней мере, на какое-то время. Затем барионная материя снова собралась воедино под влиянием темной материи. Вот тогда-то и начался фейерверк рождения звезды.
“В то время как потоковое вещание подавляло звездообразование в самых маленьких галактиках, оно также усиливало звездообразование в карликовых галактиках, заставляя их затмевать участки Вселенной без потоковой передачи”, - сказал Уильямс. По сути, накопленный газ начал собираться вместе спустя миллионы лет. Это привело к огромному всплеску звездообразования. Засияло множество массивных горячих молодых звезд, превосходящих по яркости звезды в других маленьких галактиках. В конечном счете, это означает, что, поскольку темную материю невозможно “увидеть”, эти ярко светящиеся участки галактик могут быть косвенным доказательством ее существования. И они докажут роль, которую темная материя сыграла в создании галактик.
Пока никто не видел, что именно ищут Наоз и команда. Как только они это сделают, это во многом поможет понять роль холодной темной материи. “Открытие участков маленьких ярких галактик в ранней вселенной подтвердило бы, что мы находимся на правильном пути с моделью холодной темной материи, потому что только скорость между двумя видами материи может создать галактику того типа, который мы ищем”, - сказал Наоз.
Конечно, JWST - идеальный телескоп, помогающий увидеть эти галактики. Он должен быть способен заглядывать в области Вселенной, где крошечные новорожденные галактики ярче, чем ожидают астрономы. Эта чрезвычайная яркость поможет JWST обнаружить их, показав такими, какими они выглядели в то время, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет. Поскольку темную материю невозможно изучать напрямую, поиск этих ярких участков молодых галактик в ранней Вселенной мог бы стать эффективной проверкой теорий о темной материи и ее роли в формировании первых галактик.
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
На изображении:
Составная модель распределения материи (с наложением темной материи) в моделировании формирования галактик, сделанном коллаборацией TNG.
Дополнительные материалы
