dumaiВ моделях с тёмной энергией область обычного вещества простирается на 30% дальше
Кратко
Учёные построили расчётную модель распределения газа внутри и вокруг гало — областей, удерживаемых гравитацией, — и сравнили её с шестью вариантами компьютерной модели Вселенной. Для гало массой свыше 100 миллиардов масс Солнца модель хорошо воспроизводит расчёты при красных смещениях от 0 до 3. В стандартной космологии радиус области, содержащей обычное вещество в космической пропорции, примерно на 30% больше, чем во Вселенной без тёмной энергии.
Почему это важно
Работа показывает, что на распределение обычного вещества в гало влияет не только его гравитация, но и устройство Вселенной. Если бы тёмной энергии было минимум в десять раз больше, чем наблюдается у нас, она стала бы главным фактором удаления обычного вещества из массивных гало. Это вывод о гипотетических моделях, а не о нашей Вселенной.
Разбор
Учёные не просто сравнили готовые симуляции, а вывели простую физическую модель распределения газа. Она учитывает сразу три процесса: гравитацию, которая стягивает газ к центру; давление горячего газа, которое мешает сжатию; и расширение Вселенной, растягивающее пространство. По этой модели можно найти расстояние, внутри которого доля обычного вещества достигает средней космической доли. Авторы называют его радиусом замыкания.
Затем расчёт проверили на шести версиях компьютерной симуляции EAGLE — в них меняли силу космологической постоянной, связанной с тёмной энергией, от нулевой до значения, в сто раз большего наблюдаемого. Простая формула хорошо совпала с симуляциями для достаточно массивных гало и при разных этапах развития Вселенной. Это важно потому, что раньше связь между массой гало и радиусом замыкания видели в численных расчётах, но не было ясного физического объяснения, почему она возникает.
Модель также показывает, что влияние тёмной энергии меняется со временем. В нашей космологической модели она пока заметно влияет на удаление обычного вещества из гало, но при усилении до десятикратного наблюдаемого значения становится главным фактором для массивных гало. Речь идёт именно о результате расчётов: авторы не наблюдали, как вещество покидает конкретные галактики, а проверяли физическую картину по компьютерным мирам.
Ключевые цифры
Можно ли доверять
Статья опубликована в рецензируемом журнале MNRAS, а модель проверили на шести гидродинамических космологических симуляциях. Но это всё же теоретический результат: его сопоставляли с компьютерными расчётами, а не напрямую с наблюдениями галактик, поэтому применимость к реальной Вселенной зависит от качества этих моделей.
Пересказано ИИ по научной статье. Как это устроено