Simuleeritud pilt, mis näitab mateeria jaotust universumis. Kujutise krediit: MPG. Pilt suuremalt.
Suurbritannia, Saksamaa, Jaapani, Kanada ja USA astrofüüsikute rahvusvaheline rühmitus Virgo on täna (2. juuni) avaldanud esimesed tulemused kõigi aegade suurima ja kõige realistlikuma kosmilise struktuuri kasvu ning galaktikate ja kvaasarid. Ajakirjas Nature avaldatud dokumendis näitab Neitsikonsortsium, kuidas selliste simuleeritud andmete võrdlemisel suurte vaatlusuuringutega on võimalik paljastada füüsiliste protsesside tegelikud galaktikad ja mustad augud.
Millenniumi simulatsioonis kasutati enam kui 10 miljardit aineosakest, et jälgida aine jaotumise arengut Universumi kuupmeetri piirkonnas üle 2 miljardi valgusaasta. See hoidis peamist superarvutit Max Plancki ühingu superarvutikeskuses Saksamaal Garchingis enam kui kuu aega. Rakendades keerulisi modelleerimistehnikaid 25-terabaidise (25 miljoni megabaidise) salvestatud väljundi jaoks, saavad neitsiteadlased taastada evolutsiooniajaloo umbes 20 miljonile galaktikale, mis asustavad seda tohutut mahtu, ja ülimassiivsete mustade aukude jaoks, mida nende südames aeg-ajalt peetakse kvasariteks. .
Mikrolainete suhtes tundlikud teleskoobid on saanud Universumi otsepildist, kui see oli alles 400 000 aastat vana. Ainus struktuur oli sel ajal nõrgad lained muidu ühtlases mateeria- ja kiirgusmeres. Gravitatsiooniliselt juhitud evolutsioon muutis need kortsud hiljem tohutult rikkaks struktuuriks, mida me täna näeme. Just selle kasvu eesmärk on aastatuhande simulatsiooni järgimine, eesmärgiga kontrollida, kas see uus kosmilise evolutsiooni paradigma on tõepoolest kooskõlas meie nägemusega, ja uurida keerulist füüsikat, mis põhjustas galaktikaid ja nende keskseid mustaid auke .
Hiljutised kosmoloogia edusammud näitavad, et umbes 70 protsenti meie universumist koosneb praegu Pimedast Energiast - salapärasest jõuväljast, mis põhjustab selle laienemist üha kiiremini. Umbes üks veerand koosneb ilmselt külmast tumedast ainest - uut tüüpi elementaarsest osakestest, mida Maal pole veel otseselt tuvastatud. Ainult umbes 5 protsenti on valmistatud tavalisest aatomiainest, millega me tuttavad oleme, enamus sellest, mis koosneb vesinikust ja heeliumist. Kõiki neid komponente käsitletakse aastatuhande simulatsioonis.
Oma looduseartiklis kasutavad neitsiteadlased mustade aukude varajase kasvu uurimiseks aastatuhande simulatsiooni. Sloani digitaalse taeva uuring (SDSS) on avastanud mitmeid väga kaugeid ja väga eredaid kvasare, mis näivad varjavat mustaid auke vähemalt miljard korda massiivsemalt kui Päike ajal, mil universum oli praegusest vanusest vähem kui kümnendik.
"Paljud astronoomid arvasid, et seda on võimatu ühildada standardpildi abil ennustatud struktuuri järkjärgulise kasvuga," ütleb dr Volker Springel (Max Plancki Astrofüüsika Instituut, Garching), millenniumi projekti juht ja artikli esimene autor "Samas , kui proovisime oma galaktikate ja kvasaride moodustumise modelleerimist, leidsime, et mõned massiivsed mustad augud moodustuvad piisavalt vara, et arvestada nende väga haruldaste SDSS-kvasaritega. Nende galaktikate võõrustajad ilmuvad esmakordselt Millenniumi andmetes, kui universum on vaid paarsada miljonit aastat vana ja tänaseks on nad muutunud kõige massiivsemateks galaktikateks suurimate galaktikaparvede keskuste keskuses. ”
Suurbritannias asuva neitsi juhi prof Carlos Frenki (Durhami ülikooli arvutusliku kosmoloogia instituut) jaoks on esialgsete tulemuste kõige huvitavam aspekt tõsiasi, et aastatuhande simulatsioon näitab esimest korda, et asjale trükitud iseloomulikud mustrid levik varajastes epohhides ja otse mikrolainekaartides nähtav, peaks endiselt olemas olema ja olema galaktikate täheldatud jaotuses tuvastatav. "Kui me saame barüoon-parukaid piisavalt hästi mõõta," ütleb prof Frenk, "siis pakuvad nad meile standardset mõõtevarrast, mis iseloomustab universumi geomeetriat ja paisumisajalugu ning õpib tundma tumeda energia olemust."
"Need simulatsioonid tekitavad vapustavaid pilte ja kujutavad endast olulist verstaposti meie mõistmisel, kuidas varajane universum kujunes." ütles PPARC tegevjuht prof Richard Wade. "Millenniumi simulatsioon on hiilgav näide astronoomia teooria ja eksperimendi vahekorrast, kuna viimaseid astronoomiliste objektide vaatlusi saab kasutada Universumi ajaloo teoreetiliste mudelite ennustuste testimiseks."
Millenniumi simulatsiooni kõige huvitavamad ja kaugemaleulatuvad rakendused on alles tulemas prof Simon White'i (Max Plancki Astrofüüsika Instituut), kes juhib Neitsi jõupingutusi Saksamaal. "Uued vaatluskampaaniad pakuvad meile enneolematu täpsusega teavet galaktikate omaduste, mustade aukude ja meie Universumi suuremahulise struktuuri kohta," märgib ta. „Meie võime ennustada oma teooriate tagajärgi peab jõudma vastavale täpsusastmele, kui tahame neid uuringuid tõhusalt kasutada oma maailma päritolu ja olemuse tundmaõppimiseks. Millenniumi simulatsioon on selleks ainulaadne tööriist. Meie suurim väljakutse on nüüd teha selle jõud astronoomidele kättesaadavaks kõikjal, et nad saaksid sisestada omaenda galaktikate ja kvaasarite moodustumise modelleerimise omaenda vaatlusuuringute tõlgendamiseks. ”
Algne allikas: PPARC pressiteade
