Embora a maioria do "normal" a matéria existe em estrelas no centro das galáxias, na realidade estas estrelas representam menos de 10 por cento da matéria no universo. Um novo conjunto de simulações mostram que a energia liberada pelas estrelas individuais dentro de galáxias podem ter um efeito substancial sobre onde a matéria está localizado no universo.
O feedback em ambientes realistas ou incêndio, o projeto é o culminar de um esforço de vários anos que multiuniversity-pela primeira vez-simula a evolução de galáxias a partir logo após o Big Bang até hoje. A primeira simulação de levar em consideração os efeitos realistas de estrelas em suas galáxias, os resultados sugerem que o FOGO radiação de estrelas é poderoso o suficiente para empurrar a matéria para fora das galáxias. E este impulso é suficiente para dar conta da "falta" de massa galáctica em cálculos anteriores, diz Philip Hopkins, professor assistente de astrofísica teórica no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e principal autor de um artigo resultante do projeto.
"As pessoas já deve ter adivinhado por um longo tempo que a" física faltando 'nestes modelos é o que chamamos de feedback de estrelas ", diz Hopkins. "Quando as estrelas se formam, eles devem ter um impacto dramático sobre as galáxias em que surgem, por meio da radiação que emitem, os ventos que sopram fora de suas superfícies, e suas explosões como supernovas. Anteriormente, não foi possível acompanhar diretamente qualquer um desses processos dentro de uma galáxia, de modo que os modelos anteriores simplesmente Estima-indiretamente o impacto desses efeitos. "
Ao incorporar os dados de estrelas individuais em modelos todo-galáxia, Hopkins e seus colegas pode olhar para os efeitos reais das estrelas, radiação de feedback-how de estrelas "empurra" na questão-galáctica em cada uma das galáxias que estudam. Com códigos de computador novos e melhorados, Hopkins e seus colegas podem agora se concentrar em seu modelo de galáxias específicos, usando o que são chamados de simulações de zoom-in. "Simulações de zoom-in permite que você 'cortar' e estudo apenas a região do universo-a alguns milhões de anos-luz de diâmetro, por exemplo, em torno do que vai se tornar a galáxia você se preocupa", diz ele. "Seria loucura caro para executar simulações do Universo-cerca de 50 bilhões de anos-luz inteiras em toda-toda de uma vez, então você apenas escolher uma galáxia de cada vez, e você se concentrar toda a sua resolução lá."
Uma visão zoom-in de evoluir estrelas dentro de galáxias permite aos pesquisadores ver a radiação de estrelas e explosões de supernovas soprando grandes quantidades de material fora dessas galáxias. Quando calcular a quantidade de matéria perdida das galáxias durante esses eventos, que o feedback das estrelas na simulação com precisão as contas para as massas baixas que foram realmente observadas em galáxias reais. A imagem no topo da página mostra uma supernova Tipo Ia, SN1994D, explodindo no canto inferior esquerdo desta imagem da galáxia NGC 4526 feita pelo Telescópio Espacial Hubble (HST).
"A grande coisa que somos capazes de explicar é que as galáxias reais são muito menos massiva do que seriam se esses processos de feedback não estavam operando", diz Hopkins. "Então, se você se preocupa com a estrutura de uma galáxia, você realmente precisa se preocupar com a formação de estrelas e supernovas e os efeitos de seus comentários sobre a galáxia."
Mas uma vez que estrelas empurrar o assunto para fora da galáxia, onde ela vai? Essa é uma boa pergunta, Hopkins diz-e que os pesquisadores esperam responder pela combinação de suas simulações com novas observações nos próximos meses.
"Estrelas e supernovas parecem produzir esses superwinds galácticos que sopram o material para fora o que chamamos de circum-e meio intergaláctico -o espaço ao redor e entre as galáxias. É muito oportuna para nós, porque há uma série de novas observações do gás neste meio intergaláctico, agora, muitos deles vindo do Caltech ", diz Hopkins.
. "Por exemplo, as pessoas descobriram recentemente que há elementos mais pesados que flutuam em torno de um casal de cem mil anos-luz de distância de uma galáxia que são, na verdade dentro da própria galáxia Você pode acompanhar a matéria perdida por encontrar esses elementos pesados; sabemos que eles são feitas apenas na fusão de estrelas, então eles tinham que estar dentro de uma galáxia em algum ponto. Isso se encaixa com a nossa imagem e agora podemos realmente começar a mapear onde este material está indo. "
Embora as simulações de incêndio pode precisamente explicar a baixa massa de pequenas e galáxias de tamanho médio, a física incluídos, como nos modelos anteriores, não pode explicar toda a massa em falta na grande-galáxias como aqueles maiores do que nossa Via Láctea . Hopkins e seus colegas têm a hipótese de que os buracos negros nos centros dessas grandes galáxias pode liberar energia suficiente para empurrar para fora o resto do assunto não explodir por estrelas. "O próximo passo para as simulações está representando a energia de buracos negros que temos ignorado por agora", diz ele.
As informações fornecidas pelas simulações FOGO mostra que o feedback de estrelas pode alterar o crescimento e história das galáxias de uma forma muito mais dramática do que qualquer um havia previsto anteriormente, diz Hopkins. "Nós apenas começamos a explorar estas novas surpresas, mas esperamos que estas novas ferramentas nos permitirão estudar toda uma série de questões em aberto no campo."
A imagem estática da simulação de incêndio acima mostra os gases em uma galáxia. Magenta é o gás molecular / atômico frio, que forma estrelas; verde é gás ionizado quente, a maioria dos quais se resfria em uma galáxia, vermelho é o gás "quente", que compõe a auréola galáxia .
Estes resultados foram submetidos às Monthly Notices da Royal Astronomical Society em 08 de novembro de 2013 em um estudo intitulado "Galáxias em chamas (feedback em ambientes realistas): feedback Stellar Explica cosmologicamente ineficiente formação de estrela . "
The Daily Galaxy via Jessica Stoller-Conrad/CalTech
Crédito da imagem: Philip Hopkins / Caltech
The Daily Galaxy via RAS e CalTech
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