Για να αναπαράγουν αυτή τη διαδικασία σε έναν υπολογιστή, άλλαξαν τους νόμους της βαρύτητας του Νεύτωνα. Οι γαλαξίες που δημιουργήθηκαν στον υπολογισμό είναι παρόμοιοι με αυτούς που υπάρχουν σήμερα. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι υποθέσεις τους θα μπορούσαν να λύσουν πολλά από τα μυστήρια της σύγχρονης κοσμολογίας.
Οι κοσμολόγοι προτείνουν ότι μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η ύλη δεν κατανέμεται ομοιόμορφα. Πυκνότερα μέρη προσέλκυσαν περισσότερο υλικό από το περιβάλλον λόγω ισχυρότερων βαρυτικών δυνάμεων. Πάνω από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, αυτά τα σμήνη αερίου σχημάτισαν τελικά τους γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα.
Ένα σημαντικό συστατικό αυτής της θεωρίας είναι η σκοτεινή ύλη. Από τη μία πλευρά, πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνη για την αρχική άνιση κατανομή που οδήγησε στη συσσώρευση νέφους αερίου. Αυτό εξηγεί επίσης μερικές από τις εκπληκτικές παρατηρήσεις. Για παράδειγμα, τα αστέρια στους περιστρεφόμενους γαλαξίες συχνά κινούνται τόσο γρήγορα που πρέπει να πετάξουν έξω από αυτούς. Φαίνεται ότι οι γαλαξίες έχουν μια πρόσθετη πηγή βαρύτητας που εμποδίζει να συμβεί αυτό που δεν μπορεί να δει με τηλεσκόπια: σκοτεινή ύλη. Αλλά δεν υπάρχει ακόμα άμεση απόδειξη της ύπαρξής του.
«Perhapsσως οι ίδιες οι βαρυτικές δυνάμεις να μην συμπεριφέρονται όπως πιστεύαμε προηγουμένως», εξηγεί ο καθηγητής Πάβελ Κρούπα. Αυτή η θεωρία ονομάζεται Modified Newtonian Dynamics (MOND). Ανακαλύφθηκε από τον Ισραηλινό φυσικό Mordechai Milgrom. Σύμφωνα με τη θεωρία, η έλξη μεταξύ δύο μαζών υπακούει στους νόμους του Νεύτωνα μόνο μέχρι ένα ορισμένο σημείο. Σε πολύ χαμηλές επιταχύνσεις, όπως στην περίπτωση των γαλαξιών, γίνεται πολύ ισχυρότερο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι γαλαξίες δεν διασπώνται λόγω της ταχύτητας περιστροφής.
Στην προσομοίωση, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα πρόγραμμα υπολογιστή για πολύπλοκους υπολογισμούς βαρύτητας που αναπτύχθηκαν από την ομάδα του Krupa. Στο MOND, η έλξη ενός σώματος εξαρτάται όχι μόνο από τη δική του μάζα, αλλά και από το αν άλλα αντικείμενα βρίσκονται κοντά του.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το λογισμικό για να προσομοιώσουν τον σχηματισμό άστρων και γαλαξιών, ξεκινώντας από ένα νέφος αερίου αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. "Με πολλούς τρόπους, τα αποτελέσματά μας είναι εκπληκτικά κοντά σε αυτό που παρατηρούμε στην πραγματικότητα με τα τηλεσκόπια", εξηγεί ο Krupa. Για παράδειγμα, η κατανομή και η ταχύτητα των άστρων στους γαλαξίες που παράγονται από υπολογιστή ακολουθούν το ίδιο μοτίβο όπως φαίνεται στον νυχτερινό ουρανό. «Επιπλέον, οι προσομοιώσεις μας οδήγησαν κυρίως στο σχηματισμό περιστρεφόμενων γαλαξιών δίσκων, όπως ο Γαλαξίας και σχεδόν όλοι οι άλλοι μεγάλοι γαλαξίες που γνωρίζουμε», λέει ο επιστήμονας. "Οι προσομοιώσεις σκοτεινής ύλης, από την άλλη πλευρά, δημιουργούν βασικά γαλαξίες χωρίς ξεχωριστούς υλικούς δίσκους - μια ασυμφωνία με παρατηρήσεις που είναι δύσκολο να εξηγηθούν".
Οι υπολογισμοί που βασίζονται στην ύπαρξη σκοτεινής ύλης είναι επίσης πολύ ευαίσθητοι σε αλλαγές παραμέτρων όπως η συχνότητα των σουπερνόβα και η επίδρασή τους στην κατανομή της ύλης στους γαλαξίες. Ωστόσο, στη μοντελοποίηση του MOND, αυτοί οι παράγοντες ελάχιστα έπαιξαν ρόλο.
Ωστόσο, τα πρόσφατα δημοσιευμένα αποτελέσματα από τη Βόννη, την Πράγα και το Στρασβούργο δεν ισχύουν από κάθε άποψη. "Το μοντέλο μας είναι μόνο το πρώτο βήμα", τονίζει η Krupa. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες έχουν κάνει μέχρι τώρα πολύ απλές υποθέσεις σχετικά με την αρχική κατανομή της ύλης και των συνθηκών στο νεαρό σύμπαν. «Τώρα πρέπει να επαναλάβουμε τους υπολογισμούς και να συμπεριλάβουμε πιο πολύπλοκους παράγοντες επιρροής. Τότε θα δούμε αν η θεωρία MOND εξηγεί πραγματικά την πραγματικότητα ».
Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο Astrophysical Journal.
