|
Загадка образования первых галактик
|
|
|
|
Используя трехмерное моделирование гидродинамики излучения высокого разрешения и детальную физическую модель сверхновых, выполненную на суперкомпьютерах, исследовательская группа под руководством доктора Ке-Чжун Чена из Института астрономии и астрофизики Китайской академии наук (ASIAA) обнаружила, что физические свойства первых галактик в решающей степени определяются массами звезд. первые звезды. Их исследование опубликовано в Astrophysical Journal. Предполагается, что космический рассвет начался примерно через 200-400 миллионов лет после Большого взрыва, ознаменовав конец космических темных веков появлением первых звезд (Pop III stars) и галактик. Основываясь на современной космологии, иерархическая совокупность гало темной материи (DM) обеспечивает гравитационные колодцы, которые способствуют образованию первичных газов, приводя к рождению первых звезд внутри мини-гало DM с массами около 1 миллиона масс Солнца.
|
|
|
|
Вслед за появлением первых звезд выброс излучения, металлов и массы от этих звезд и их сверхновых запускает трансформационный процесс, превращающий простую раннюю Вселенную в состояние возрастающей сложности. Космический рассвет символизирует второй фазовый переход после Большого взрыва. Тем не менее, решающий переход от отдельных первых звезд к образованию первых галактик остается центральной загадкой современной астрофизики. Когда гало DM достигают масс около 1 миллиарда масс Солнца в результате иерархической сборки структурообразования, они становятся достаточно массивными, чтобы выдерживать последовательные циклы рождения и взрыва звезд. Это знаменует появление первых галактик, поскольку они могут поддерживать звездообразование, не теряя всего топлива в межгалактической среде. На формирование этих первых галактик повлияла не только эволюция DM, но и сложная физика газа. Сложная химическая, радиационная и механическая обратная связь от первых звезд и их сверхновых сыграла решающую роль в формировании звездных популяций в первых галактиках.
|
|
|
Решая эту важную проблему, доктор Ке-Чжун Чен возглавил группу explosion group, которая использовала мощные суперкомпьютеры для проведения трехмерного моделирования радиационно-гидродинамики с высоким разрешением, включая детальную физику сверхновых для моделирования формирования первых галактик. Их результаты показывают, что физические свойства первых галактик определяются массами первых звезд. Сверхновые от массивных первых звезд производят больше металлов, воздействуя на первичный газ, охлаждая его и способствуя образованию звезд малой массы. В отличие от грандиозной спиральной структуры нашего Млечного Пути, эти первые галактики демонстрируют неправильные формы без поддержки вращения. В их центральных областях может образоваться от нескольких сотен до нескольких тысяч звезд второго поколения (Pop II stars). Металличность газа в первых галактиках была увеличена примерно до 0,01 солнечной металличности.
|
|
|
|
Моделирование также предполагает, что первые звезды не были преобладающим компонентом большинства первых галактик, поскольку газ в массивных гало обычно был загрязнен металлами из других сверхновых Pop III во время иерархической сборки перед коллапсом в первозданные звезды. Эти первые галактики считаются вехой космического рассвета, и их прямое обнаружение во Вселенной является важной целью для космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и будущих наземных телескопов 30-метрового класса. Это открытие служит связующим звеном между исчезновением первых звезд и появлением первых галактик, предлагая ценную информацию о физике космического рассвета.
|
|
|
|
Источник
|
