В продължение на векове астрономите търсят отговор за произхода на едни от най-старите и плътни звездни системи във Вселената, известни като кълбовидни купове.

Сега изследване, проведено от университета в Съри и публикувано в списание Nature, най-накрая разкрива тази мистерия, използвайки подробни модели. И същевременно открива и нов клас обекти, които може би вече съществуват в нашата галактика.

Моделиране на кълбовидни купове

Кълбовидните купове са плътни струпвания на стотици хиляди до милиони звезди, които обикалят около галактики, включително и Млечния път.

За разлика от галактиките, те не показват признаци на тъмна материя, а звездите им са необичайно хомогенни по възраст и химичен състав – характеристики, които предизвикват спорове сред учените за техния произход още от откриването им през XVII век.

Изследователи от Съри са използвали симулации с изключително висока резолюция, които могат да проследят 13,8-милиардната история на Вселената с безпрецедентни детайли.

Това им е позволило да наблюдават формирането на кълбовидни купове в реално време в техния виртуален космос, наречен EDGE.

Симулациите разкриват няколко начина за тяхното създаване и, неочаквано, появата на нов клас звездни системи. „Сателитни кълбовидни купове“, които по своите свойства заемат междинно положение между кълбовидните купове и галактиките джуджета.

Мащабна симулация на историята на Вселената

Изследователите са използвали националния суперкомпютърен комплекс DiRAC във Великобритания, за да провеждат симулациите EDGE в продължение на няколко години.

Това се е случило в сътрудничество с университетите в Дърам, Бат, Хартфордшър, обсерваториите Карнеги и Американския природонаучен музей в САЩ, университета в Лунд в Швеция и университета в Барселона в Испания.

За да се разбере мащабът: ако най-големите симулации се изпълняваха на стандартен или мощен лаптоп, завършването им би отнело десетилетия.

Тези симулации не само пресъздават реалистични кълбовидни купове и галактики джуджета, но и предсказват съществуването на неизвестен досега клас обекти.

В обикновените галактики джуджета доминира тъмната материя, като нейното специфично тегло е около хиляда пъти по-голямо от общата маса на звездите и газа.

Нов клас галактически обекти

Новооткритите галактики джуджета, подобни на кълбовидни купове, при наблюдение изглеждат като обикновени звездни купове, но все пак съдържат значително количество тъмна материя.

Това означава, че телескопите може би вече са ги открили в реалната Вселена и са ги класифицирали като обикновени кълбовидни купове.

Тази малка разлика ги поставя в уникална позиция за изследване както на тъмната материя, така и на формирането на купове.

Няколко известни спътника на Млечния път, като например ултраслабата галактика джудже Мрежичка II, са вероятни кандидати.

Ако това се потвърди, те могат да се превърнат в основни места за търсене на първични звезди, лишени от метали, родени в ранната Вселена, както и в нови локации за тестване на моделите за неуловимата тъмна материя.

„Проектът EDGE имаше за цел да изгради най-реалистичната симулация на най-малките галактики във Вселената – такава, която може да проследи цялата 13,8-милиардна история, като същевременно се фокусира върху малки детайли като експлозията на една-единствена звезда“, казва професор Джъстин Рийд, ръководител на катедрата по астрофизика в Университета в Съри.

И допълва: „Това отне години работа на националния суперкомпютър DiRAC във Великобритания, но резултатът беше зашеметяващ. С резолюция от едва 10 светлинни години, достатъчна за улавяне на ефектите от отделни свръхнови, успяхме да покажем, че кълбовидните купове могат да се формират по поне два различни начина, и двата без тъмна материя.“

Следващата стъпка е да се потвърди съществуването на тези нови обекти чрез целенасочени наблюдения с телескопи.

Ако това стане, астрономите ще получат нови начини за тестване на теориите за тъмната материя и едни от най-добрите възможности за намиране на първото поколение звезди без метали във Вселената, пише phys.org.