Монд Андромеда і Чумацький Шлях вже зіткнулися

Лоран Сакко

Журналіст

Опубліковано 09.04.2013

Через чотири мільярди років Чумацький Шлях зіткнеться з Андромедою. Можливо, це буде не вперше, якщо ми хочемо повірити Бенуа Фамей з Страсбурзької астрономічної обсерваторії та його німецьким та британським колегам. Як пояснює астрофізик, симуляції, зроблені в рамках Монда, альтернативи законам механіки та гравітації Ньютона, свідчать про те, що ці дві галактики зіткнулися б, не злившись близько 10 мільярдів років тому. Але це передбачає сумнів у космологічній моделі, заснованій на темній матерії.

Бенуа Фамей також пояснив нам, що характеристики карликових галактик навколо Андромеди можна порівняно добре зрозуміти на основі моделювання, проведеного в стандартних рамках, проведеного його колегою Франсуа Хаммером у компанії інших дослідників. Вони припустили, що Андромеда зіткнулася, а потім температура плавлення води, іншими словами, температура, при якій заходить лід. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/d/0/7d0df59f3c_82086_fusion.jpg "data-url ="/science/definitions/physique-fusion-15305/"data-more =" Читати далі "> злиття з іншою галактикою дев'ять-десять мільярдів років тому. Карлики Андромеди тоді були карликами-припливами, створеними в результаті цього зіткнення, і це було те ж саме для галактик-карликів навколо Землі, ми можемо лише спостерігати переріз. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/7/7/777b761907_120668_voie- lactee-galaxie.jpg "data-url ="/Sciences/definitions/univers-way-lactee-3729/"data-more =" Читати далі "> Чумацький Шлях, який знайшов там спільне походження. Єдина проблема полягає в тому, що в стандартних умовах ці галактики не повинні мати темної матерії, тоді як рух зірок усередині них вказує на те, що вони мають темну речовину, якщо ми дотримуємося ньютонівської гравітації. Звідси повернення в силу гіпотези про модифікацію гравітації.

Андромеда та Чумацький Шлях у проблемі двох тіл

Потім дослідник, який, як відомо, є фахівцем у Монді, надумав захоплюючий сценарій. За його словами, цілком може бути, що галактика, яка, ймовірно, вступила у взаємодію з Андромедою, близько 10 мільярдів років тому, була не ким, як Чумацьким Шляхом. Ми знаємо, що він повинен зіткнутися з Андромедою через кілька мільярдів років. За словами Бенуа Фамей, теорія Монда повинна була зробити таку подію можливою в минулому, на відміну від стандартної моделі. Але залишалося виконати моделювання та розрахунки, щоб спробувати це з’ясувати. Астрофізик попередив нас, що це цілком може призвести до незначного перегляду віку спостережуваного Всесвіту. Цей міг бути старшим, ніж ми думали, щоб дати достатньо часу, щоб зіткнення між Андромедою та Чумацьким Шляхом встигло статися.

Кілька місяців тому Бенуа Фамей та його колеги ХонШен Чжао, Фабіан Люггаузен та Павел Крупа нарешті подали статтю про arxiv, яка показує чисельне моделювання на підтримку в рамках Монда, що ми справді можемо підтвердити, що Андромеда вже взаємодіяла з Чумацьким Шляхом вперше в минулому. Більш конкретно, вони провели імітацію двох тіл, дещо схожу на розрахунки небесної механіки, представлену Річардом Фейнманом у частині його бакалаврського курсу, присвяченої механіці. Зараз Бенуа Фамей пояснює нам, що робили він та його колеги.

Futura-Sciences: Зазвичай, коли ми говоримо про моделювання взаємодіючих галактик, ми думаємо про великі комп’ютерні розрахунки, які розглядають галактики як самогравітаційні зоряні гази. Ви робили те саме зі своїми колегами, але замінюючи закони Ньютона законами Монда ?

Ви також враховуєте розширення Всесвіту, але не як частину Монда. Чи не ризикує це спотворити розрахунки ?

Бенуа Фамей: Це правда, що ми повинні мати релятивістську космологічну модель в рамках Монда. Така модель, яка повинна була пройти тест на стрес на викопне випромінювання, наданий Планком, ще не існує. Ми все одно думаємо, що залишаємось у режимі розширення, де використання стандартної моделі є гарним наближенням. Тож мають бути лише крихітні відмінності.

Отже, якщо ми підсумуємо те, що ви та ваші колеги писали у вашій статті, ви зробили симуляцію, що описує минулі траєкторії галактики та Андромеди, і виявили, що відбулася дуже тісна взаємодія і добре вироблена близько 10 мільярдів років тому. Ви востаннє розповідали нам про потенційну проблему, пов’язану з віком Всесвіту, піднятим за цим сценарієм. Зрештою, це не так ?

Бенуа Фамей: Насправді у статті було повідомлено про два моделювання. У першому ми вважали Місцеву групу (сукупність близько сорока галактик, до якої належать наша та Андромеда, діаметр якої становить близько 10 мільйонів світлових років) як повністю ізольовану, не беручи до уваги зовнішній ефект поля, який на неї чинять великі структури . Було зроблено висновок, що зіткнення відбулося в минулому, приблизно на півдорозі того, що в космології називають часом Хаббла. Якби супутникові диски навколо Чумацького Шляху та Андромеди були створені під час минулої взаємодії між цими двома галактиками, можна було б очікувати, що вік їхніх найдавніших зоряних популяцій відповідає часу зіткнення. Однак половина часу Хаббла становить приблизно 7 мільярдів років, а вік найдавніших популяцій галактик-супутників становить близько 10 мільярдів років. Це спочатку змусило нас замислитися, чи не означає це, що Всесвіт мав бути старшим як частина Монда.

Але тоді, беручи до уваги вплив зовнішнього поля, яке чинять великі структури - гравітаційне поле, оцінене за аргументами щодо швидкості втечі зірок у Чумацькому Шляху з Мондом, - ми цілком природно виявили, що рішення проблеми двох тіл тоді завжди давали минуле зіткнення, але цього разу скоріше 10-11 мільярдів років тому, і це зі Всесвітом 13,8 мільярда років, як виявили нам спостереження Планка (за побудовою, оскільки ми приймаємо стандартну космологічну модель як модель розширення) . Бінго для віку супутникових галактик так.

Симуляції зіткнень галактик з N тілами, що призводять до утворення припливних хвостів, де можуть народитися карликові галактики, вже проводилися в рамках Монда. Чи проводяться спроби більш повно відтворити зіткнення, яке нібито сталося між Андромедою та Чумацьким Шляхом у минулому? ?

Бенуа Фамей: Моделювання, про яке йдеться, очевидно, є наступним кроком у цій роботі. Моделювання
Після двох років підготовчих занять у Монпельє вона поїхала до Парижу для подальшого навчання у вищій екологічній школі. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/4/b/0/4b0ea2fd2e_50141984_combes-f-700.jpg "data-url ="/science/personalities/astronomy- francoise-combes-1281/"data-more =" Детальніше "> Françoise Combes були дуже якісними, але обробка газової гідродинаміки всередині галактик була трохи елементарною. Зараз я працюю з Павлом Крупою та його учнем Фабіаном Люггаузеном у Університет Бонна розробити наші власні моделювання, з обробкою гідродинаміки за рівняннями Ейлера та з адаптивною сіткою, що дозволяє збільшити масштаб цікавих областей. Ідея, апріорі, полягає у використанні вихідних положень та швидкості Чумацького Шляху та Андромеди отримані з нашого простого моделювання з двома тілами, а потім знову запустіть симуляцію вперед (вперед у часі), цього разу з обробкою зірок N-тілом та врахуванням гідродинаміки для g az, присутній у галактиках. Це важливо при спробі описати утворення супутникових галактик Чумацького Шляху та Андромеди шляхом газового колапсу в припливних хвостах. Можливо, все-таки потрібно буде спробувати кілька різних початкових умов.

У своїй останній статті ви пояснюєте, що в стандартній обстановці з темною речовиною гравітаційне поле призвело б до сили тертя між Андромедою та Чумацьким Шляхом, що мало б призвести до злиття двох галактик. Монд дозволяє взаємодіяти в минулому без злиття, але чому тоді ми спостерігаємо галактики, які зливаються ?

Читачеві, який задав би собі питання про те, що відбувається з усіма цими міркуваннями, коли ми розглядаємо випадок зіткнення між скупченнями галактик, вже слід знати, що вони також зливаються в стандартному моделюванні, особливо швидше, ніж швидкість зіткнення низька . Для кульового скупчення, яке повинно більш-менш продемонструвати існування темної матерії, швидкість зіткнення надзвичайно висока (настільки висока, що малоймовірна, але це вже інша історія), і темна речовина починається з продовження свого шляху, але є все ще динамічне тертя і, зрештою, швидший синтез, ніж якби галактики не були оточені темною речовиною. З Мондом проблема менш зрозуміла. Немає реального рішення, яке б пояснило вплив гравітаційних лінз без "додаткової" темної матерії або, принаймні, без нового світового поля, що грає роль темної матерії в цьому масштабі. Отже, передбачуваність Мондом того, що має статися, очевидно впливає, оскільки кластери - це об’єкти, які ми в даний час погано розуміємо, якщо взагалі розуміємо, у контексті Монда.