Астрофизики выяснили причину нехватки кислорода в симуляциях карликовых галактик

Астрофизики из международной группы опубликовали результаты сравнительного анализа симуляций карликовых галактик, который объясняет давнее расхождение с наблюдательными данными. В реальности окологалактическая среда (CGM) таких галактик содержит значительные запасы ионизированного кислорода OVI, однако компьютерные модели стабильно показывают гораздо меньшие количества.

Учёные использовали две серии симуляций: Marvelous Massive Dwarfs и Marvel-ous Dwarfs (MM), а также публично доступные данные проекта FIRE-2. Сравнение наблюдаемых масс OVI с расчётной массой кислорода, произведённого за всю историю звездообразования, выявило, что в симуляциях для маломассивных галактик образуется меньше кислорода, чем требуется для объяснения наблюдений.

Исследователи проанализировали фазовую структуру CGM в моделях и обнаружили, что OVI в обеих сериях симуляций преимущественно находится в холодной/тёплой (температура около 10^4.5 К), разреженной (плотность около 10^-5 см^-3) и умеренно обогащённой металлами среде на больших расстояниях от галактики. Однако ни выбор фона ультрафиолетового излучения, ни возможные вариации термической структуры CGM не смогли устранить разрыв с наблюдениями.

Главный вывод статьи — в маломассивных галактиках наблюдается недопроизводство кислорода. Ключевую роль играют механизмы обратной связи от звёзд и сверхновых, которые в текущих моделировках либо генерируют слишком мало кислорода, либо недостаточно эффективно выносят металлы на большие расстояния в CGM.

Авторы исследования предполагают, что для устранения расхождения необходимо пересмотреть параметры моделей взрывов сверхновых, процессов звездообразования и транспорта металлов в условиях низкой металличности. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и принята к рецензированию в научный журнал.