Perte de masse de marée extrême dans les galaxies naines formées lors d’une simulation – Technoguide

Une équipe dirigée par des astronomes de l’Université de Californie à Riverside a découvert que certaines galaxies naines peuvent aujourd’hui sembler être exemptes de matière noire même si elles se sont formées comme des galaxies dominées par la matière noire dans le passé.

Les galaxies qui semblent avoir peu ou pas de matière noire – un matériau non lumineux censé constituer 85% de la matière dans l’univers – compliquent la compréhension par les astronomes de la teneur en matière noire de l’univers. De telles galaxies, qui ont récemment été découvertes dans des observations, défient un modèle cosmologique utilisé par les astronomes appelé Lambda Cold Dark Matter, ou LCDM, où toutes les galaxies sont entourées d’un halo de matière noire massif et étendu.

Les galaxies sans matière noire ne sont pas bien comprises dans la communauté astronomique. Une façon d’étudier les mécanismes de formation possibles de ces galaxies insaisissables – les galaxies ultradiffusées DF2 et DF4 en sont des exemples – est de trouver des objets similaires dans des simulations numériques et d’étudier leur évolution dans le temps et les circonstances qui conduisent à leur perte de matière noire.

Jessica Doppel, étudiante diplômée du Département de physique et d’astronomie de UC Riverside et première auteur d’un article de recherche publié dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, a expliqué que dans un univers LCDM, toutes les galaxies devraient être dominées par la matière noire.

«C’est le défi», dit-elle. “Trouver des analogues dans les simulations de ce que les observateurs voient est significatif et non garanti. Commencer à cerner les origines de ces types d’objets et leurs populations d’amas globulaires souvent anormales nous permet de consolider davantage notre cadre théorique de la matière noire et de la formation des galaxies et confirme qu’aucune forme alternative de matière noire n’est nécessaire. Nous avons trouvé que la matière noire froide fonctionne bien. “

Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé une simulation cosmologique et hydrodynamique appelée Illustris, qui propose un modèle de formation de galaxie qui comprend l’évolution stellaire, la rétroaction des supernova, la croissance des trous noirs et les fusions. Les chercheurs ont découvert que quelques «galaxies naines» en amas avaient un contenu stellaire, un nombre d’amas globulaires et une masse de matière noire similaires à ceux de DF2 et DF4. Comme son nom l’indique, une galaxie naine est petite, comprenant jusqu’à plusieurs milliards d’étoiles. En revanche, la Voie lactée, qui compte plus de 20 galaxies naines connues en orbite autour d’elle, compte 200 à 400 milliards d’étoiles. Les amas globulaires sont souvent utilisés pour estimer la teneur en matière noire des galaxies, en particulier des naines.

Les chercheurs ont utilisé la simulation Illustris pour étudier l’origine d’étranges galaxies naines telles que DF2 et DF4. Ils ont trouvé des analogues simulés à des nains sans matière noire sous la forme d’objets qui avaient évolué dans les amas de galaxies pendant une longue période et avaient perdu plus de 90% de leur matière noire par le stripping de marée – le dépouillement de matière par la marée galactique. les forces.

“Fait intéressant, le même mécanisme de décapage des marées est capable d’expliquer d’autres propriétés des nains comme DF2 et DF4 – par exemple, le fait qu’il s’agit de galaxies” ultradiffus “”, a déclaré la co-auteur Laura Sales, professeur agrégé de physique et astronomie à l’UCR et conseiller diplômé de Doppel. “Nos simulations suggèrent une solution combinée à la fois à la structure de ces nains et à leur faible teneur en matière noire. Peut-être que la perte de masse de marée extrême dans des galaxies naines par ailleurs normales est la façon dont les objets ultradiffus sont formés.”

En collaboration avec des chercheurs de l’Institut Max Planck d’Astrophysique en Allemagne, le groupe de Sales travaille actuellement sur des simulations améliorées qui présentent une physique plus détaillée et une résolution numérique environ 16 fois meilleure que la simulation Illustris.

“Avec ces données, nous serons en mesure d’étendre notre étude à des nains de masse encore plus faible, qui sont plus abondants dans l’univers et devraient être davantage de matière noire dominée en leurs centres, ce qui les rend plus difficiles à expliquer”, a déclaré Doppel. “Nous explorerons si le décapage des marées pourrait fournir un moyen d’épuiser les nains de leur contenu interne en matière noire. Nous prévoyons de faire des prédictions sur le contenu de l’amas stellaire, globulaire et de la matière noire des nains, que nous comparerons ensuite aux observations futures.”

L’équipe de recherche a déjà obtenu du temps à l’observatoire WM Keck pour aider à répondre à certaines des questions relatives aux observations de nains dans l’amas de la Vierge.

L’étude a été financée par des subventions de la NASA et de la National Science Foundation.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Californie – Riverside. Original écrit par Iqbal Pittalwala. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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