 |
Астронет: А. Д. Чернин/ГАИШ Темная энергия вблизи нас http://variable-stars.ru/db/msg/1210535/node10.html |
9. Компьютерное моделирование:
от хаоса к порядку за 12 млрд. лет
Результаты нашей простой теории полностью подтверждаются, а где это требуется и уточняются, детальным компьютерным моделированием динамики локального хаббловского потока. Наши компьтерные модели ближней Вселенной точнее простой аналитической теории в том отношении, что Местная группа рассматривается в них уже не как точечная масса, а как динамическая система, состоящая из двух гигантских масс. В этом случае для нахождения траекторий галактик локального хаббловского потока нужно решать задачу трех тел. Для аналитического расчета эта задача очень сложна и, как давно уже известно, она не имеет общего аналитического решения. Но для компьютерного решения она, напротив, весьма проста и удобна, особенно когда интересующая нас частица может считаться пробной, - а это как раз наш случай. Так что компьютерное моделирование локального потока сводится к интегрированию (ограниченной) задачи трех тел.
Как и следовало ожидать, компьютерные модели показали, что поле тяготения Местной группы не является ни сферическим, ни статическим. Несферичность обязана наличию двух тяготеющих масс в группе. Зависимость же от времени возникает из-за того, что эти тела движутся. Кроме того, поверхность нулевого ускорения теперь уже не сфера, и на ней обращается в нуль не полное ускорение, а только его радиальная компонента.
Но эти отклонения от описанной выше простой картины совсем не велики; начиная с расстояний в 1-1,5 Мпк, они не превышают 10-15%. Это можно легко увидеть, например, на рис.3, где показана поверхность нулевого радиального ускорения в два разных момента времени - сейчас и 12,5 млрд. лет назад, в эпоху формирования Местной группы. Видно, что эта поверхность не сильно отличается от сферы, а ее форма и размеры не слишком заметно изменились за десяток миллиардов лет. Так что аналитическая теория остается в силе как хорошее первое и главное приближение. А когда для тех или иных целей требуется более точное теоретическое описание, необходимые поправки следующего приближения всегда можно взять из наших компьютерных моделей.
Рис.3. Численное моделирование локального хаббловкого потока до расстояния 3 Мпк от центра Местной группы галактик. Показаны типичные траектории карликовых галактик потока: они выходят из объема Местной группы и достигают наблюдаемых сейчас расстояний за 12.5 млрд лет. Два овала показывают поверхность нулевого радиального ускорения (в сечении плоскостью, проходящей через линию центров двух гигантских галактик группы) в два момента времени – сейчас (тот, что ближе к окружности) и 12.5 млрд лет назад. |
Компьютерное моделирование позволяет убедиться в том, что вакуум действительно обеспечивает преобразование случайного хаотического потока в регулярный поток с хаббловским законом скорости. В наших моделях принято, что образующие поток галактики-карлики находились вначале в объеме Местной группы, в гравитационной потенциальной яме двух гигантских галактик. В этом объеме содержалось, по-видимому, большое число мелких галактик и субгалактических фрагментов, возникших вместе с двумя главными галактиками группы 12-13 млрд. лет назад. Большая их часть так и осталась там, а другие смогли покинуть Местную группу, ускользнув из ее гравитационной потенциальной ямы.
Такая возможность рассматривалась ранее Дж.Бердом (США) М.Валтоненом (Финляндия) в картине, которую они называли "малым взрывом" - в отличие от Большого Взрыва, который дал начало глобальному расширению Вселенной. И действительно, в наших компьютерных моделях галактики-карлики, случайным образом распределенные вначале по объему Местной группы и имевшие случайные скорости относительно ее барицентра, в немалом числе покидали группу и, удалившись на расстояния в 1-2 Мпк, уходили за пределы сферы нулевого ускорения и оказывались в зоне преобладания антигравитации. Рис.3 показывает два десятка возможных траекторий галактик локального хаббловского потока. Их эволюция начиналась с хаотического исходного состояния, а через 12,5 млрд. лет она привела их всех вместе к весьма регулярному состоянию, очень похожему на то, которое и наблюдается в реальном локальном хаббловском потоке до расстояний 3-4 Мпк (высокоточные данные имеются как раз для 22 галактик из этого интервала расстояний).
<< 8. Ближняя Вселенная и ... | Оглавление | 10. Взвешиваем темную энергию >>