ดูสสารมืดกลุ่มเล็ก ๆ ในจักรวาลเสมือนจริง

ผู้เขียนร่วมของการศึกษา Carlos Frenk ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์พื้นฐานที่ Ogden Institute for Computational Studies

มหาวิทยาลัยเดอแรม สหราชอาณาจักร กล่าวว่า "การซูมเข้าที่รัศมีสสารมืดที่ค่อนข้างเล็กเหล่านี้ ทําให้เราสามารถคํานวณปริมาณรังสีที่คาดหวังจากรังสีนี้ส่วนใหญ่จะถูกปล่อยออกมาจากรัศมีสสารมืดที่เล็กเกินไปที่จะมีดาวฤกษ์และหอดูดาวรังสีแกมมาในอนาคตสามารถตรวจจับรังสีเหล่านี้ได้ทําให้วัตถุขนาดเล็กเหล่านี้เป็นรายบุคคลหรือรวมกัน "มองเห็นได้"สิ่งนี้จะสนับสนุนสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของสสารมืดซึ่งอาจไม่มืดสนิท"

สสารส่วนใหญ่ในจักรวาลนั้นมืดมน (สำหรับไม่รวมรังสีแกมมาซึ่งปล่อยออกมาในสถานการณ์พิเศษ) และมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงกับสารที่สร้างดาวดาวเคราะห์และแม้แต่มนุษย์

จักรวาลมีความมืดประมาณ 27%สสารและส่วนที่เหลือประกอบด้วยพลังงานมืดลึกลับไม่แพ้กัน สสารธรรมดาเช่นดาวเคราะห์และดวงดาวประกอบกันเป็น 5% ของจักรวาลที่ค่อนข้างเล็ก

แผนที่ความหนาแน่นของสสารมืดที่คาดการณ์ไว้สร้างขึ้นโดยการจำลองวัด 2.4 พันล้านปีแสงในแต่ละด้าน สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่ซ้อนกัน (ด้านล่างซ้าย) เป็นกำลังขยายที่ลึกที่สุดในรุ่นโดยมีขนาดเพียง 783 ปีแสงซึ่งมีขนาด 500 เท่าของระบบสุริยะ ในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่ถูกแทรกรัศมีสสารมืดที่เล็กที่สุดที่มองเห็นได้ชัดเจนมีมวลเทียบได้กับของโลก (0.000003 มวลดวงอาทิตย์) เครดิต: Dr. Sonak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University

กาแลคซีก่อตัวและขยายตัวเมื่อก๊าซทำให้เย็นลงและควบแน่นอยู่ตรงกลางของกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ของสสารมืดนี้ - สิ่งที่เรียกว่ารัศมีสสารมืด นักดาราศาสตร์สามารถสรุปโครงสร้างของรัศมีสสารมืดขนาดใหญ่ได้จากคุณสมบัติของกาแลคซีและก๊าซที่อยู่ภายใน

รัศมีที่ใหญ่ที่สุดประกอบด้วยกระจุกดาวขนาดใหญ่กาแล็กซีสว่างหลายร้อยดวงซึ่งมีน้ำหนักมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 1,000 ล้านล้านเท่า อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ไม่มีข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับรัศมีสสารมืดขนาดเล็กซึ่งมีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะบรรจุดาราจักรได้ สามารถศึกษาได้โดยการจำลองวิวัฒนาการของจักรวาลบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่เท่านั้น

แผนที่คาดการณ์ความหนาแน่นของสสารมืดที่สร้างขึ้นโดยการจําลองโดยวัด 2.4 พันล้านปีแสงในแต่ละด้าน.. จัตุรัสกลาง(ขวาบน) มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ถึงหนึ่งล้านปีแสงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่เล็กที่สุด (ซ้ายล่าง) คือกําลังขยายที่ลึกที่สุด: มีกําลังเพียง 783 ปีแสงซึ่งใหญ่กว่าระบบสุริยะ 500 เท่าในสี่เหลี่ยมจัตุรัสกลาง (ขวาบน) รัศมีสสารมืดที่ใหญ่ที่สุดมีมวลคล้ายกับกระจุกดาราจักรที่อุดมไปด้วย (ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์)ในสี่เหลี่ยมที่เล็กที่สุด (ด้านล่างขวา) รัศมีที่เล็กที่สุดที่มองเห็นได้ชัดเจนมีมวลเทียบได้กับมวลของโลก (0.000003 มวลสุริยะ)Sonak Bose ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด

เชื่อกันว่าสิ่งที่เล็กที่สุดมีมวลเท่ากับโลกตามทฤษฎีวิทยาศาสตร์ที่เป็นที่นิยมในปัจจุบันเกี่ยวกับสสารมืดซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการศึกษาใหม่

การสร้างแบบจำลองดำเนินการโดยใช้Supercomputer Cosmology Machine ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง DiRAC ใน Durham ซึ่งได้รับทุนจาก Science and Technology Council (STFC) และคอมพิวเตอร์จาก Chinese Academy of Sciences

ด้วยการขยายจักรวาลเสมือนจริงด้วยรายละเอียดขนาดเล็กดังกล่าวนักวิจัยสามารถศึกษาโครงสร้างของรัศมีสสารมืดซึ่งมีมวลตั้งแต่โลกไปจนถึงกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่

ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อรัศมีแห่งสสารมืดของมวลต่างๆในจักรวาล เครดิต: Yu Jingchuan, ท้องฟ้าจำลองปักกิ่ง

พวกเขาประหลาดใจพวกเขาพบว่ารัศมีของทั้งหมดขนาดมีโครงสร้างภายในคล้ายกันมากและมีความหนาแน่นมากตรงกลางกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นโดยมีกลุ่มเล็ก ๆ โคจรอยู่ในบริเวณด้านนอก นักวิจัยกล่าวว่าหากไม่มีมาตราส่วนการวัดแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแยกแยะภาพของสสารมืดในกาแลคซีขนาดใหญ่ออกจากรัศมีที่มีมวลเป็นเศษเสี้ยวของดวงอาทิตย์

เราคาดหวังว่าจะมีรัศมีสสารมืดขนาดเล็กจํานวนมากพวกเขาจะเป็นมีส่วนสําคัญของสสารมืดทั้งหมดในจักรวาล แต่ส่วนใหญ่จะยังคงมืดตลอดประวัติศาสตร์จักรวาลเนื่องจากดาวฤกษ์และกาแล็กซีเติบโตเฉพาะในรัศมีที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มากกว่าหนึ่งล้านเท่า

ศาสตราจารย์ Simon White จาก Max Planck Institute for Astrophysics ประเทศเยอรมนี

“ การวิจัยของเราให้ความกระจ่างเกี่ยวกับรัศมีเล็ก ๆ เหล่านี้ในขณะที่เราพยายามเรียนรู้เพิ่มเติมว่าสสารมืดคืออะไรและมีบทบาทอย่างไรในวิวัฒนาการของจักรวาล” นักวิทยาศาสตร์สรุป

อ่านยัง

รัศมีแอนโดรเมดากำลังเข้าใกล้ดาราจักรของเรา เราบอกคุณว่าเหตุใดจึงสำคัญ

อาการของ coronavirus ในเด็ก สิ่งที่คุณควรใส่ใจกับ

โมเลกุลเฉพาะที่พัฒนาขึ้นเพื่อกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์