Simulação de uma galáxia sem matéria escura

Simulação de uma galáxia sem matéria escura
Simulação de uma galáxia sem matéria escura
Anonim

Para reproduzir esse processo em um computador, eles mudaram as leis da gravidade de Newton. As galáxias que foram criadas em computação computacional são semelhantes às que existem hoje. De acordo com os cientistas, suas suposições poderiam resolver muitos dos mistérios da cosmologia moderna.

Os cosmologistas sugerem que, após o Big Bang, a matéria não foi uniformemente distribuída. Lugares mais densos atraem mais material do ambiente devido a forças gravitacionais mais fortes. Ao longo de vários bilhões de anos, esses aglomerados de gás eventualmente formaram as galáxias que vemos hoje.

Um componente importante dessa teoria é a matéria escura. Por um lado, acredita-se que seja o responsável pela distribuição desigual inicial que levou ao acúmulo de nuvens de gás. Isso também explica algumas das observações surpreendentes. Por exemplo, estrelas em galáxias em rotação geralmente se movem tão rápido que precisam voar para fora delas. Parece que as galáxias têm uma fonte adicional de gravidade que impede que isso aconteça e que não pode ser vista com telescópios: a matéria escura. Mas ainda não há evidência direta de sua existência.

“Talvez as próprias forças gravitacionais não se comportem como se pensava”, explica o professor Pavel Krupa. Esta teoria é chamada de Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND). Foi descoberto pelo físico israelense Mordechai Milgrom. Segundo a teoria, a atração entre duas massas obedece às leis de Newton apenas até certo ponto. Em acelerações muito baixas, como no caso das galáxias, torna-se muito mais forte. É por isso que as galáxias não se desintegram devido à velocidade de rotação.

Na simulação, os cientistas usaram um programa de computador para cálculos complexos de gravidade desenvolvido pelo grupo de Krupa. No MOND, a atração de um corpo depende não apenas de sua própria massa, mas também de outros objetos estarem em sua vizinhança.

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Os cientistas então usaram o software para simular a formação de estrelas e galáxias, começando com uma nuvem de gás várias centenas de milhares de anos após o Big Bang. “Em muitos aspectos, nossos resultados são surpreendentemente próximos do que realmente observamos com telescópios”, explica Krupa. Por exemplo, a distribuição e a velocidade das estrelas em galáxias geradas por computador seguem o mesmo padrão visto no céu noturno. “Além disso, nossas simulações levaram principalmente à formação de galáxias em disco em rotação, como a Via Láctea, e quase todas as outras grandes galáxias que conhecemos”, diz o cientista. "Simulações de matéria escura, por outro lado, basicamente criam galáxias sem discos materiais separados - uma discrepância com observações que são difíceis de explicar."

Cálculos baseados na existência de matéria escura também são muito sensíveis a mudanças em parâmetros como a frequência das supernovas e seus efeitos na distribuição da matéria nas galáxias. No entanto, na modelagem do MOND, esses fatores dificilmente desempenharam um papel.

No entanto, os resultados recentemente publicados de Bonn, Praga e Estrasburgo não são verdadeiros em todos os sentidos. “Nossa modelagem é apenas o primeiro passo”, enfatiza Krupa. Por exemplo, os cientistas até agora fizeram suposições muito simples sobre a distribuição original da matéria e das condições no universo jovem. “Agora temos que repetir os cálculos e incluir fatores de influência mais complexos. Então, veremos se a teoria MOND realmente explica a realidade."

Os resultados são publicados no Astrophysical Journal.

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