Vũ trụ học tiêu chuẩn đòi hỏi nhiều thiên hà lùn hơn chúng ta thấy. Một mô phỏng máy tính mới cho thấy chúng ta có thể không cần quá nhiều thiên hà lùn.
Một mô phỏng trên máy tính cho thấy các ngôi sao trong một thiên hà như Dải Ngân hà của chúng ta ở bên trái và cùng một vùng vật chất tối ở bên phải. Hình ảnh thông qua Andrew Wetzel / Carnegie Science.
Các nhà thiên văn học đã suy nghĩ về câu đố của các thiên hà lùn trong một số năm. Vũ trụ học chuẩn dự đoán sẽ có hàng trăm thiên hà lùn trên quỹ đạo xung quanh các thiên hà như dải ngân hà của chúng ta. Nhưng, cho đến nay, các nhà thiên văn học chỉ biết khoảng 50 thiên hà nhỏ trong khoảng 1,4 triệu năm ánh sáng của Dải Ngân hà và có thể họ không phải là tất cả các vệ tinh của Dải Ngân hà thực sự. Vậy phần còn lại của các thiên hà lùn ở đâu? Nhà lý thuyết thiên văn học Andrew Wetzel, người có một cuộc hẹn chung với Đài quan sát Carnegie và Caltech, nghĩ rằng rốt cuộc họ có thể không cần tồn tại.
Wetzel đã chạy một mô phỏng máy tính rất chi tiết về một thiên hà như Dải Ngân hà của chúng ta. Tuyên bố của ông từ CarnegieScience cho biết nó thực hiện:
Từ lâu, dự đoán chính xác nhất cho đến nay về các thiên hà lùn trong khu phố Milky Way. Wetzel đã đạt được điều này bằng cách chạy mô phỏng độ phân giải cao nhất và chi tiết nhất từng có của một thiên hà như Dải Ngân hà của chúng ta.
Đó là rất nhiều siêu phẩm, và thời gian sẽ trả lời liệu công việc của Wetzel có vượt qua được thử thách của thời gian hay không. Hiện tại, những phát hiện của ông đang được công bố bởi Tạp chí Vật lý thiên văn, một tạp chí đánh giá ngang hàng. Và, tuyên bố của Carnegie nói:
Thật thú vị, mô hình của ông đã dẫn đến một quần thể các thiên hà lùn tương tự như những gì các nhà thiên văn học quan sát xung quanh chúng ta.
Vật chất tối phải làm gì với tất cả những thứ này? Mô hình vũ trụ tiêu chuẩn - được gọi là mô hình vật chất tối lạnh Lambda - là những gì đòi hỏi số lượng lớn các thiên hà lùn (cho đến nay không quan sát được).
Khi cố gắng giải thích lý do tại sao chúng ta thấy rất ít, các nhà thiên văn học đã thử nhiều cải tiến lý thuyết khác nhau cho mô hình, nhưng không ai trong số họ có thể chiếm cả số lượng nhỏ các thiên hà lùn và tính chất của chúng, bao gồm khối lượng, kích thước và mật độ của chúng.
Ngoài ra, một số nhà thiên văn học đã cố gắng nói rằng chúng ta chỉ cần don có những kỹ thuật quan sát đủ tốt để thấy tất cả các thiên hà lùn ngoài kia. Trong những năm gần đây, khi các kỹ thuật quan sát đã được cải thiện, nhiều thiên hà lùn hơn đã được phát hiện quay quanh Dải Ngân hà, nhưng vẫn không đủ để phù hợp với các dự đoán dựa trên các mô hình vũ trụ tiêu chuẩn.
Xem lớn hơn. | Một bản đồ hồng ngoại của thiên hà Milky Way của chúng ta, hiển thị 9 vật thể mới được đánh dấu màu đỏ. Chúng là các thiên hà lùn (và / hoặc cụm sao cầu) được phát hiện vào năm 2015. Nhưng vẫn còn ít thiên hà lùn hơn nhiều so với mô hình hiện tại được chấp nhận nhất của vũ trụ chúng ta. Hình ảnh qua S. Koposov, V. Belokurov (IoA, Cambridge) và khảo sát 2MASS.
Đó là lý do tại sao các nhà khoa học đã mài giũa kỹ thuật mô phỏng máy tính của họ. Họ đã cố gắng đưa các dự đoán của các mô hình lý thuyết vào thỏa thuận tốt hơn với các quan sát. Cụ thể, Wetzel và các cộng tác viên của ông đã nghiên cứu mô hình hóa vật lý phức tạp của quá trình tiến hóa sao, bao gồm cả sao siêu tân tinh - sao nổ - ảnh hưởng đến các thiên hà chủ của chúng. Wetzel giải thích:
Bằng cách cải thiện cách chúng ta mô hình hóa vật lý của các ngôi sao, mô phỏng mới này đã đưa ra một minh chứng lý thuyết rõ ràng rằng chúng ta thực sự có thể hiểu được các thiên hà lùn mà chúng ta đã quan sát xung quanh Dải Ngân hà.
Do đó, kết quả của chúng tôi dung hòa sự hiểu biết của chúng ta về vai trò của vật chất tối trong vũ trụ với các quan sát về các thiên hà lùn trong khu vực Milky Way.
Bạn muốn biết thêm về vật chất tối? Video dưới đây là một mồi (rất chậm)!
Điểm mấu chốt: Mô hình vũ trụ tiêu chuẩn - được gọi là mô hình vật chất tối lạnh Lambda - đòi hỏi một số lượng lớn các thiên hà lùn (cho đến nay không quan sát được). Một mô phỏng máy tính mới từ Andrew Wetzel của Đài quan sát Carnegie và Caltech cho thấy chúng ta có thể không cần quá nhiều thiên hà lùn.