Астрономи в журналі Nature Astronomy запевняють, що вони вирішили знатну проблему, яка ставила під сумнів наше розуміння розвитку Всесвіту, — просторовий розподіл слабких галактик-супутників, що обертаються навколо Молочного Шляху. Ці зоряні системи дивно розміщені — вони начебто лежать на величезній тонкій площині, яку називають «площиною супутників» («plane of satellites»).
Таке, здавалося б, малоймовірне розташування збивало з пантелику астрономів понад 50 років. Воно змусило багатьох поставити під сумнів стандартну космологічну модель, що пояснює, як Всесвіт став таким, яким він є нині.
Тепер міжнародна група науковців, якою керували дослідники з Даремського (Великобританія) і Гельсінського (Фінляндія) університетів, виявила, що площина супутників є космологічною позірністю, яка з часом зникне так само, як змінюються фігури сузір’їв. Нові дослідження усувають проблему і «вписують» площину супутників у стандартну космологічну модель.
Ця модель пояснює формування Всесвіту й те, як галактики, які ми зараз бачимо, поступово сформувалися всередині згустків холодної темної матерії — загадкової субстанції, яка становить близько 27% маси й енергії Всесвіту.
Супутники Молочного Шляху, як здається, лежать на неймовірно тонкій площині, що пронизує Галактику. Вони, як не дивно, також узгоджено обертаються навколо Молочного Шляху, формуючи своєрідний диск, що існує тривалий час. Водночас немає відомого фізичного механізму, який міг би привести до появи площини супутників. Ці об’єкти, як вважали астрономи, мають бути зосереджені у структурі приблизно сферичної форми, що відображає розподіл темної матерії.
Відтоді, як у 1970-х роках було відкрито площину супутників, астрономи безуспішно намагалися знайти подібні структури в реалістичних суперкомп’ютерних моделях, які показують еволюцію Всесвіту від Великого Вибуху до наших днів. Той факт, що розташування супутників неможливо пояснити, привів дослідників до думки, що теорія формування галактик із холодною темною матерією може бути помилковою.
У дослідженні астрономи використали нові дані з космічної обсерваторії Gaia («Гайя») Європейського космічного агентства. Gaia складає об’ємну мапу Молочного Шляху, вимірюючи точні положення та рухи приблизно одного мільярда зір у нашій галактиці (приблизно 1% від загальної кількості) та її супутників. Ці дані дозволили науковцям простежити орбіти галактик-супутників у минуле та майбутнє та побачити, як площина формується та розчиняється за кілька сотень мільйонів років — лише мить ока в масштабі космічного часу.
Погляд у «фас» (угорі) та у «профіль» (внизу) на прогнозовані положення та орбіти 11 класичних галактик-супутників Молочного Шляху, обчислені на 1 мільярд років у минуле та майбутнє. Зображення праворуч є збільшеними тих, що показані ліворуч. Чорна крапка позначає центр Молочного Шляху, а стрілки — спостережувані положення та напрямки руху супутників. Хоча тепер вони шикуються в одній площині (позначеній сірою горизонтальною лінією), ця площина швидко зникає, коли супутники рухаються вздовж своїх орбіт. Авторські права на зображення: Тіл Савала (Till Sawala) та колаборація Сібеліуса (Sibelius collaboration). Фото з сайту https://phys.org.
Дослідники також шукали нові, спеціально розроблені космологічні симуляції для доказів площин супутників. Вони зрозуміли, що попередні дослідження, засновані на моделюванні, були не точними через те, що не враховували відстані супутників від центра Галактики. Тому віртуальні супутникові системи мали більш сферичну форму, ніж реальні. Взявши це до уваги, науковці знайшли кілька віртуальних Молочних Шляхів, які можуть похвалитися площиною галактик-супутників, дуже схожою на ту, яку можна побачити в телескопи.
Дослідники зауважують, що це усуває одне з головних заперечень щодо достовірності стандартної моделі космології. А це означає, що концепція темної матерії і надалі є наріжним каменем нашого розуміння Всесвіту.
Співавтор дослідження, професор Карлос Френк (Carlos Frenk) з Інституту обчислювальної космології Даремського університету сказав: «Дивне розташування галактик-супутників Молочного Шляху на небі бентежило астрономів протягом десятиліть так, що навіть спонукало вважати, — це становить глибокий виклик космологічній ортодоксії».
«Але завдяки дивовижним даним від супутника Gaia та законам фізики ми тепер знаємо, що площина — це лише випадкове вирівнювання, питання перебування в потрібному місці в потрібний час, так само, як зоряні сузір’я на небі. Поверніться через мільярд років, і площина розпадеться, як і нинішні сузір’я».
Він також додав: «Ми змогли усунути одну з головних невирішених проблем теорії холодної темної матерії. Як і раніше, вона дає змогу надзвичайно точно описувати еволюції нашого всесвіту».
Провідний автор дослідження доктор Тілль Савала (Till Sawala) з Гельсінського університету сказав: «Площина із супутниками справді вражала». «Мабуть, не дивно, що головоломка, яка тривала майже п’ятдесят років, вимагала поєднання методів для її розв’язання — і об’єднаної міжнародної команди».
За інф. з сайту https://phys.org
