ดาราจักรที่ดูเหมือนมีสสารมืดเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย - วัสดุที่ไม่เรืองแสงที่คิดว่าประกอบเป็นสสาร 85% ในจักรวาล - ทำให้ความเข้าใจของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับเนื้อหาสสารมืดของเอกภพมีความซับซ้อน กาแลคซีดังกล่าวซึ่งเพิ่งถูกค้นพบในการสังเกตการณ์ ท้าทายแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่ใช้โดยนักดาราศาสตร์ที่เรียกว่า Lambda Cold Dark Matter หรือ LCDM ซึ่งกาแลคซีทั้งหมดล้อมรอบด้วยรัศมีสสารมืดขนาดใหญ่และขยายออกไป

ดาราจักรที่ไม่มีสสารมืดไม่เป็นที่เข้าใจกันดีในกลุ่มดาราศาสตร์ วิธีหนึ่งในการศึกษากลไกการก่อตัวที่เป็นไปได้สำหรับกาแลคซีที่เข้าใจยากเหล่านี้ เช่น ดาราจักร ultradiffuse DF2 และ DF4 คือการค้นหาวัตถุที่คล้ายกันในการจำลองเชิงตัวเลขและศึกษาวิวัฒนาการของเวลาและสถานการณ์ที่นำไปสู่การสูญเสียสสารมืด

Jessica Doppel นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก UC Riverside Department of Physics and Astronomy และผู้เขียนบทความวิจัยคนแรกที่ตีพิมพ์ในMonthly Notices of the Royal Astronomical Societyอธิบายว่าในจักรวาล LCDM ดาราจักรทั้งหมดควรจะมีสสารมืดครอบงำ

“นั่นคือความท้าทาย” เธอกล่าว การค้นหาสิ่งที่คล้ายคลึงกันในการจำลองสิ่งที่ผู้สังเกตการณ์เห็นมีความสำคัญและไม่รับประกัน การเริ่มต้นที่จะปักหมุดจุดกำเนิดของวัตถุประเภทนี้และประชากรกระจุกดาวทรงกลมที่ผิดปกติบ่อยครั้งช่วยให้เราเสริมความแข็งแกร่งให้กับกรอบทฤษฎีของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของสสารมืดและดาราจักรและยืนยัน ที่ไม่ต้องการสสารมืดรูปแบบอื่น ๆ เราพบว่าสสารมืดเย็นทำงานได้ดี”

สำหรับการศึกษานี้ นักวิจัยได้ใช้การจำลองจักรวาลวิทยาและอุทกพลศาสตร์ที่เรียกว่า Illustris ซึ่งมีรูปแบบการก่อตัวกาแลคซีที่ประกอบด้วยวิวัฒนาการของดาว การป้อนกลับของซุปเปอร์โนวา การเติบโตของหลุมดำ และการควบรวมกิจการ นักวิจัยพบว่า "กาแลคซีแคระ" สองแห่งในกระจุกดาวมีเนื้อหาเกี่ยวกับดาว จำนวนกระจุกดาวทรงกลม และมวลสสารมืดที่คล้ายคลึงกันเช่น DF2 และ DF4 ตามชื่อของมัน ดาราจักรแคระมีขนาดเล็ก ซึ่งประกอบด้วยดาวหลายพันล้านดวง ในทางตรงข้าม ทางช้างเผือกซึ่งมีดาราจักรแคระที่รู้จักมากกว่า 20 แห่งโคจรรอบมัน มีดาวฤกษ์ 200 ถึง 400 พันล้านดวง กระจุกดาวทรงกลมมักใช้เพื่อประมาณปริมาณสสารมืดในกาแลคซี่ โดยเฉพาะดาวแคระ

นักวิจัยใช้การจำลอง Illustris เพื่อตรวจสอบที่มาของกาแลคซีแคระคี่ เช่น DF2 และ DF4 พวกเขาพบตัวอย่างที่คล้ายคลึงกันกับดาวแคระไร้สสารมืดในรูปแบบของวัตถุที่วิวัฒนาการภายในกระจุกดาราจักรเป็นเวลานานและสูญเสียสสารมืดไปมากกว่า 90% ผ่านการลอกคลื่น - การลอกออกของวัสดุโดยกระแสน้ำดาราจักร กองกำลัง.

ลอร่า เซลส์ รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์กล่าวว่า ดาราศาสตร์ที่ UCR และที่ปรึกษาบัณฑิตของ Doppel "การจำลองของเราแนะนำวิธีแก้ปัญหาทั้งโครงสร้างของดาวแคระเหล่านี้และเนื้อหาสสารมืดต่ำ เป็นไปได้ว่าการสูญเสียมวลน้ำขึ้นน้ำลงอย่างรุนแรงในดาราจักรแคระปกติไม่เช่นนั้นจะเกิดวัตถุ ultradiffuse ขึ้นได้อย่างไร"

ด้วยความร่วมมือกับนักวิจัยที่ Max Planck Institute for Astrophysics ในเยอรมนี ปัจจุบันกลุ่ม Sales กำลังทำงานกับการจำลองที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งมีรายละเอียดทางฟิสิกส์มากขึ้นและความละเอียดเชิงตัวเลขดีกว่าการจำลอง Illustris ถึง 16 เท่า

"ด้วยข้อมูลเหล่านี้ เราจะสามารถขยายการศึกษาของเราไปยังดาวแคระมวลน้อยกว่าซึ่งมีอยู่มากมายในจักรวาล และคาดว่าจะมีสสารมืดมากกว่าที่ศูนย์กลางของพวกมัน ซึ่งทำให้ยากต่อการอธิบาย" Doppel กล่าว เราจะสำรวจว่าการลอกคลื่นสามารถให้เส้นทางในการทำให้ดาวแคระของเนื้อหาสสารมืดภายในหมดสิ้นลงหรือไม่ เราวางแผนที่จะทำการทำนายเกี่ยวกับดาวฤกษ์ กระจุกดาวทรงกลม และเนื้อหาของสสารมืดของดาวแคระ ซึ่งเราจะเปรียบเทียบกับการสังเกตการณ์ในอนาคต

ทีมวิจัยได้รับเวลาที่ WM Keck Observatory เพื่อช่วยตอบคำถามบางข้อเกี่ยวกับการสังเกตดาวแคระในกระจุกดาวราศีกันย์

การศึกษาได้รับการสนับสนุนโดยทุนจากองค์การนาซ่าและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติบาคาร่า สมัครบาคาร่า