กาแล็กซีรุ่นเฮฟวีเวตในเอกภพอายุน้อย

เมื่อมองเข้าไปในใจกลางของกระจุกกาแลคซีห้าแห่งที่อายุน้อยที่สุดที่รู้จักในเอกภพ นักดาราศาสตร์พบผู้ใหญ่ที่โตเต็มวัยหลายคนที่เคี้ยวซิการ์ท่ามกลางเด็กวัยเตาะแตะนับไม่ถ้วน กาแลคซีระยะไกลมาจากช่วงเวลาที่เอกภพอายุ 13,700 ล้านปีมีอายุน้อยกว่า 5,000 ล้านปี อย่างไรก็ตาม การวัดพบว่าวัตถุเหล่านี้มีมวลพอๆ กับกาแลคซี เช่น ทางช้างเผือกในปัจจุบัน ซึ่งใช้เวลาอย่างน้อย 10 พันล้านปีในการโตเต็มที่

Chris Collins นักดาราศาสตร์จาก 

Liverpool John Moores University ในอังกฤษ กล่าวว่า การค้นพบนี้ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับทฤษฎีชั้นนำของการก่อตัวของกาแลคซี หรือที่เรียกว่าแบบจำลองสสารมืด อย่างน้อยก็นำไปใช้กับบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งกาแลคซีรวมตัวกันเป็นกระจุกดาว . เขาและเพื่อนร่วมงานใช้กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดซูบารุบนยอดภูเขาไฟเมานาเคอาของฮาวายเพื่อสังเกตกาแลคซีต่างๆ และทีมอธิบายสิ่งที่ค้นพบในธรรมชาติ วัน ที่ 2 เมษายน

กาแล็กซีขนาดใหญ่ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์นี้แสดงแบบจำลองการก่อตัวของกาแล็กซีซึ่งมีกระแสก๊าซแคบและเย็น 3 สายไหลเข้าสู่ใจกลางของกาแล็กซี และเพิ่มมวลของกาแล็กซี แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นวิธีที่กาแลคซีสามารถเติบโตได้เร็วกว่าที่แบบจำลองสสารมืดบางรุ่นได้ระบุไว้

เครดิตรูปภาพ: A. DEKEL และคณะ

เรื่องราวเบื้องหลัง: ในทฤษฎีชั้นนำ การอยู่ร่วมกันสร้างกาแลคซี

GREIF, JOHNSON, KLESSEN, BROMM, TEXAS ADVANCED COMPUTING CENTER

“ไม่ต้องสงสัยเลยว่านักทฤษฎีต้องการจะบอกว่าการปรับแต่ง [แบบจำลอง] ในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงก็เพียงพอแล้ว แต่ฉันคิดว่าปัญหาอาจกว้างกว่านั้น” Collins กล่าว

แบบจำลองที่ประสบความสำเร็จอย่างสูงนี้ถือได้ว่าแรงโน้มถ่วง

ของสสารที่มองไม่เห็นซึ่งเสนอว่าเรียกว่าสสารมืดเย็นจะดึงก๊าซและดาวฤกษ์มารวมกันเพื่อสร้างกาแลคซี เนื่องจากคุณสมบัติของสสารมืด แบบจำลองจึงสร้างกาแลคซีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาก่อนเสมอ โดยผสมผสานสิ่งเล็กๆ เหล่านี้เข้าด้วยกันเพื่อสร้างวัตถุที่ใหญ่ขึ้น อันที่จริง การจำลองสสารมืดชี้ให้เห็นว่าเมื่ออายุยังน้อย กาแล็กซีที่ทีมตรวจสอบควรมีน้ำหนักเพียง 20 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักที่นักดาราศาสตร์สังเกตได้

ในสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นของการก่อตัวของกระจุกดาราจักรคาดว่าจะเกิดขึ้นเร็วกว่านี้ อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนจะมีเวลาไม่เพียงพอ ประมาณ 4 พันล้านถึง 5 พันล้านปีหลังจากบิกแบง สำหรับดาราจักรมวลมากทั้ง 5 แห่งที่ก่อตัวขึ้นจากการรวมตัวกันของดาราจักรขนาดเล็ก ตามแบบจำลอง การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ากาแลคซีขนาดใหญ่บางแห่งก่อตัวแบบขายส่ง แทนที่จะสร้างดาวฤกษ์และก๊าซทีละเล็กละน้อยในขณะที่พวกมันกินเนื้อเพื่อนบ้าน

“ข้อสังเกตเหล่านี้น่าประหลาดใจอย่างแน่นอน” นักทฤษฎี Gus Evrard แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนใน Ann Arbor ให้ความเห็น แม้จะต้องการข้อมูลมากขึ้นและการจำลองในสเกลที่ใหญ่ขึ้นเพื่อพิจารณาว่าการสังเกตและทฤษฎีนั้นไม่สอดคล้องกันจริงๆ หรือไม่ “ความแตกต่างระหว่างกระจุกดาราจักรที่สว่างที่สุดในธรรมชาติกับตัวอย่างจำลองนั้นค่อนข้างโดดเด่น” เขากล่าวเสริม

Evrard เป็นผู้ร่วมงานใน Millennium Simulation ซึ่งเป็นความพยายามระดับนานาชาติที่รวมการจำลองการเติบโตของสสารมืดด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา เข้ากับเทคนิคใหม่ในการติดตามวิวัฒนาการของเอกภพที่มองเห็นได้ ทีมของ Collins เปรียบเทียบการสังเกตโดยตรงกับมวลของกาแลคซีที่ทำนายโดยการจำลองนี้เมื่อเอกภพมีอายุประมาณหนึ่งในสามของอายุปัจจุบัน

“ผลลัพธ์ของเราเป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่า ด้วยเหตุผลที่เรายังไม่เข้าใจ กระบวนการประกอบกาแลคซีในช่วงแรกนั้นรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่า [แบบจำลองสสารมืด] ในการจำลองทำให้เราเชื่อ” คอลลินส์กล่าว แม้ว่าสถานการณ์สสารมืดสำหรับการก่อตัวของกาแลคซีจะทำนายคุณลักษณะหลายอย่างได้อย่างแม่นยำในประวัติศาสตร์จักรวาลที่หลากหลาย แต่ “ดูเหมือนว่าในสภาพแวดล้อมกระจุกดาวที่รุนแรงเหล่านี้ จำเป็นต้องมีสิ่งอื่น”

ในพื้นที่หนาแน่นที่ตรวจสอบโดยทีมของ Collins การจำลองทำนายการเติบโตที่รวดเร็วมาก แต่แม้ในพื้นที่เหล่านี้ มวลของกาแลคซีก็หนักกว่าที่แบบจำลองอนุญาตไว้มาก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์คนอื่นๆ ได้ย้อนเวลากลับไปไกลกว่าเดิม และยังพบกาแล็กซีสัตว์ประหลาดในหมู่เด็กแรกเกิดอีกด้วย ( SN: 10/8/05, p. 235). รุ่นใหญ่เหล่านี้แม้ว่าจะมีมวลน้อยกว่าที่คอลลินส์และเพื่อนร่วมงานของเขาพบ แต่ก็มีเวลาน้อยกว่ามากในการเพิ่มจำนวนและอาจกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นสำหรับแบบจำลองการก่อตัวดาราจักร อย่างไรก็ตาม นักทฤษฎีให้เหตุผลว่าแบบจำลองสสารมืดยอมให้มีการคี่ทางสถิติเพียงเล็กน้อย นักสร้างแบบจำลองอธิบายกาแลคซีมวลมากในยุคแรก ๆ จำนวนหนึ่งว่าเป็นวัตถุหายากอย่างยิ่งที่เกิดขึ้นในบริเวณสสารมืดที่หนาแน่นที่สุด คอลลินส์กล่าว

ในทางตรงกันข้าม กระจุกดาราจักรไม่ได้หายาก ยิ่งไปกว่านั้น อัตราการเติบโตอย่างรวดเร็วของกาแลคซีในกระจุกดาวรวมอยู่ในการจำลองแบบสหัสวรรษแล้ว

เหตุผลหนึ่งที่แบบจำลองสสารมืดอาจล้มเหลวในการสร้างกาแลคซีมวลมากอย่างรวดเร็วก็คือ ที่ความหนาแน่นสูง ก๊าซในบริเวณใกล้เคียงซึ่งถูกแรงโน้มถ่วงดึงดูดโดยกาแลคซีอายุน้อยจะถูกบีบอัดอย่างรวดเร็วและร้อนขึ้น ก๊าซร้อนไม่สามารถก่อตัวดาวฤกษ์ได้ และนอกจากนี้น่าจะลอยอยู่ในรัศมีของกาแลคซีอายุน้อยแทนที่จะจมเข้าหาศูนย์กลางเพื่อเพิ่มมวลของระบบ

เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> แทงบอลออนไลน์