Λύθηκε το πρόβλημα των δορυφόρων του Γαλαξία μας

Από το Scientific American, 17 Ιουνίου 2004

Ο Γαλαξίας μας περιβάλλεται από μια δωδεκάδα μικρότερους γαλαξίες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από αυτόν. Επί αρκετό χρόνο το μέγεθος αυτής της κοσμικής γειτονιάς είχε μπερδέψει τους αστροφυσικούς, επειδή η επικρατούσα σήμερα θεωρία του σχηματισμού των γαλαξιών προβλέπει 10 φορές περισσότερους γαλαξίες δορυφόρους. Αλλά οι νέες προσομοιώσεις σε υπολογιστές, που οργανώθηκαν από τον Andrey Kravtsov του Πανεπιστημίου του Σικάγου, έδειξαν ότι η σχετική σπανιότητα των δορυφόρων γαλαξιών του δικού μας γαλαξία, μπορεί να μην φέρει ανατροπές τελικά της καθιερωμένης θεωρίας, ούτε την εισαγωγή κάποιας εξωτικής ύλης.

Το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας αναφέρει ότι το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν είναι σε μορφή σκοτεινής ύλης. Μια άγνωστη ουσία που κινείται αργά και δεν εκπέμπει φως. Κατά το παρελθόν, μικρές μάζες αυτής της ψυχρής σκοτεινής ύλης συγχωνεύτηκαν για να σχηματίσουν όλο και περισσότερο μεγάλες συμπαγείς μάζες.

Πάνω από μία ορισμένη ποσότητα μάζας, η κανονική ύλη μέσα σε αυτά τα αντικείμενα σκοτεινής ύλης, που λέγονται άλως (φωτοστέφανοι), σχηματίζουν αστέρια, και τελικά γαλαξίες. Τα υπολογιστικά μοντέλα που ενσωματώνουν αυτήν την ιεραρχική διαδικασία έχουν αναπαραγάγει με επιτυχία τον κοσμικό ιστό, που οι αστρονόμοι μπορούν να δουν στους μεγαλύτερους χάρτες του Ουρανού. Αλλά είναι δύσκολο να προσομοιώσουν με ακρίβεια τους μεμονωμένους γαλαξίες και τους γαλαξιακούς γειτόνους τους, επειδή υπάρχουν περισσότερες λεπτομέρειες για να επιλυθούν σε αυτές τις μικρότερες κλίμακες.

Οι νέες προσομοιώσεις, που εκτίθενται λεπτομερώς στο τεύχος The Astrophysical Journal της 10ης Ιουλίου, εξέτασαν την ιστορία σχηματισμού ενός περιβάλλοντος σαν αυτή του Γαλαξία μας, προχωρούν κατά μικρά σχετικά χρονικά διαστήματα, επιτρέποντας έτσι στους ερευνητές να παρακολουθήσουν την εξασθένιση και τη ροή της σκοτεινής ύλης.

Σε αυτές τις προσομοιώσεις, ανακάλυψαν ότι καθώς η βαρύτητα τραβούσε τα πάντα προς τα μέσα, οι παλιρροιακές δυνάμεις από τους μεγαλύτερους έγδυναν από τη μάζα τους, τους μικρότερους  φωτοστεφάνους. Μόνο ο πιο βαρύς από τους μικρότερους φωτοστέφανους σχημάτισε γαλαξίες νάνους, προτού η απώλεια της μάζας βάλει ένα τέλος στο σχηματισμό των αστεριών. Στο τέλος της προσομοίωσης, ο προβλεφθείς αριθμός των φωτεινών γαλαξιακών δορυφόρων ταίριαζε με τις πραγματικές παρατηρήσεις.

Μερικοί θεωρητικοί είχαν προσπαθήσει να λύσουν το λεγόμενο δορυφορικό πρόβλημα με την εισαγωγή νέας φυσικής, όπως με τη θερμή σκοτεινή ύλη που αναμίχτηκε με τη ψυχρή. Τα νέα αποτελέσματα παρουσιάζουν "ότι το πρόβλημα μπορεί να λυθεί χωρίς τη χρησιμοποίηση τίποτα εξωτικού", λέει ο Kravtsov. "Δεν γεννάται θέμα για τα φυσικά συστατικά του μοντέλου μας".