物理科技生物学-PHYICA

观察比理论允许的更多的盘状星系

天文学与空间 2023-05-19 15:42:35

波恩大学 教授

博士;医生

帕维尔·克鲁帕(左)和莫里茨·哈斯堡(右)——带有仙女座星系的投影

学分:沃尔克·兰纳特/波恩大学 根据大多数物理学家的观点,宇宙学的标准模型描述了宇宙是如何形成的

波恩大学的研究人员现在已经在这个模型中研究了星系的演化,发现与实际观测有相当大的差异

圣大学

苏格兰的安德鲁斯和捷克共和国的查尔斯大学也参与了这项研究

该结果现已发表在《天体物理学杂志》上

从地球上可以看到的大多数星系类似于一个中心增厚的扁平圆盘

因此,它们类似于掷铁饼者的运动装备

然而,根据宇宙学的标准模型,这样的圆盘应该很少形成

这是因为在该模型中,每个星系都被暗物质光环所包围

这个光环是看不见的,但是由于它的质量,它会对附近的星系施加强大的引力

“这就是为什么我们一直看到星系在模型宇宙中相互融合,”教授解释道

博士;医生

波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所的帕维尔·克鲁帕

这位物理学家解释说,这次碰撞有两个影响:“首先,星系在这个过程中渗透,破坏了圆盘形状

其次,它降低了合并产生的新星系的角动量

“简单地说,这大大降低了它的旋转速度

旋转运动通常确保在这个过程中作用的离心力导致新的圆盘形成

然而,如果角动量太小,一个新的圆盘根本不会形成

预测和现实之间的巨大差异 在目前的研究中,克鲁帕的博士生莫里茨·哈斯鲍尔领导了一个国际研究小组,利用最新的超级计算机模拟来研究宇宙的演化

计算基于宇宙学的标准模型;它们显示了如果这个理论正确的话,哪些星系应该在今天形成

然后,研究人员将他们的结果与目前可能是地球上可见的真实宇宙最精确的观测数据进行了比较

“在这里,我们遇到了预测和现实之间的显著差异,”哈斯鲍尔说:“显然,平圆盘星系比理论可以解释的要多得多。”

“然而,即使在今天的超级计算机上,模拟的分辨率也是有限的

因此,可能在宇宙学标准模型中形成的盘状星系的数量被低估了

哈斯鲍尔指出:“然而,即使我们考虑到这种影响,理论和观察之间仍然存在着无法弥补的严重差异。”

对于标准模型的替代方案来说,情况就不同了,标准模型去除了暗物质

根据所谓的MOND理论(首字母缩写代表“MilgrOmiaN Dynamics”),星系不会通过相互融合而增长

相反,它们是由越来越凝结的旋转气体云形成的

在蒙德的宇宙中,星系也是通过吸收周围的气体而成长的

然而,完整星系的合并在蒙德都是罕见的

“我们在波恩和布拉格的研究小组独特地开发了在这种替代理论中进行计算的方法,”克鲁帕说,他也是波恩大学跨学科研究单位“建模”和“物质”的成员

“蒙德的预测与我们实际看到的一致

" 对标准模型的挑战 然而,星系增长的确切机制还没有被完全理解,即使有了MOND

此外,在蒙德法中,牛顿万有引力定律在某些情况下并不适用,但需要用正确的定律来代替

这将对物理学的其他领域产生深远的影响

“尽管如此,蒙德理论解决了所有已知的河外宇宙学问题,尽管最初只是针对星系的,”博士说

参与这项研究的因陀罗尼尔·巴尼克

“我们的研究证明,今天的年轻物理学家仍然有机会为基础物理做出重大贡献,”Kroupa补充道

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