Inimese sünnitamiseks kulunud aja jooksul on superarvuti ja Californias Santa Cruzi ülikoolis ning Zürichi Teoreetilise Füüsika Instituudis töötav teadlaste meeskond andnud aluse füüsika esimeseks simulatsiooniks. galaktikate moodustumine, mis tekitas Linnutee. Nad panid oma lapsele nimeks Eris…
"Varasemad jõupingutused sellise massilise kettagalaktika moodustamiseks nagu Linnutee olid ebaõnnestunud, sest simuleeritud galaktikad said ketta suurusega võrreldes tohutult keskosa," ütles hiljuti doktorikraadi teeninud Javiera Guedes. aastal UC Santa Cruzi astronoomia ja astrofüüsika alal ning on esmakordselt Astrophysical Journalis avaldamiseks heaks kiidetud töö autor.
Nagu Linnutee, on ka Eris armas keeratud spiraalgalaktika - tema kuju ja tähesisu on sama identne kui modelleerimisel. Uurides meie enda galaktikat ja teisi, kellele see meeldib, sobib see simulatsioon hallituse külge iga nurga alt. "Me lõikasime galaktikat lahti mitmel erineval viisil, kinnitamaks, et see sobib vaatlustega," sõnas Guedes.
Ja ka seitse õde olid projekti kaasatud. NASA kaasaegne superarvuti Pleiades võttis endale ülesande 1,4 miljonit protsessoritundi. Kuid arvutused ei lõppenud sellega. Kaasatud olid ka UCSC ja Šveitsi riikliku superarvutikeskuse superarvutite simulatsioonid. "Me võtsime riski kulutada tohutul hulgal superarvuti aega, et simuleerida ühte galaktikat ülikõrge eraldusvõimega," ütles Madau.
Üle kahe aastakümne on Linnutee tüüpi galaktika evolutsiooni loomise katsed olnud väljaspool teadlaste tähelepanu. Nad lihtsalt ei suutnud teadaolevatele omadustele vastavat kuju, suurust ja populatsiooni toota. Tänu sellele uuele läbimurdele on ülekaalus olnud külma tumeda aine teooria toetamine ja Suure Paugu teooria toetamine. Mis andis Erisele ääre? Proovige meie nüüd tähekujundust paremini mõista.
"Tähtede moodustumine tõelistes galaktikates toimub rühmitamisel ja seda on kosmoloogilisest simulatsioonist raske reprodutseerida," ütles Madau. „See on esimene simulatsioon, mis suudab lahendada suure tihedusega gaasipilved seal, kus toimub tähtede moodustumine, ja tulemuseks on Linnutee tüüpi galaktika, millel on väike mõhk ja suur ketas. See näitab, et külma tumeaine stsenaarium, kus tumeaine annab tellingu galaktikate moodustamiseks, on võimeline genereerima realistlikke kettaga domineerivaid galaktikaid. ”
Erise sünnitamine polnud kerge ülesanne. Madala eraldusvõimega simulatsioonide abil hakkasid teadlased komplekteerima tumeda aine tükke - kujundades need galaktilisteks halodeks. Sealt valisid nad teabe halo kohta, millel oli sarnane mass ja ühinemisajalugu meie omadele, ja “kerisid lindi ümber” alles lapsekingades. Väikesele alale keskendudes suutsid nad lisada täiendavat teavet osakeste kohta ja eraldusvõimet suurendada.
„Simulatsioon jälgib enam kui 60 miljoni tumeda aine ja gaasi osakeste vastasmõju. Suur osa füüsikast läheb kood gravitatsiooni ja hüdrodünaamika, tähtede moodustumise ja supernoova plahvatuste hulka ning see on kõrgeima eraldusvõimega kosmoloogiline simulatsioon, mis sel viisil iial tehtud on, “ütles Guedes, kes on praegu Šveitsi föderaalse tehnoloogiainstituudi järeldoktor. Zürich (ETH Zürich).
Erist eristab tema eelkäijatest võime "näha" suure eraldusvõimega / suure tihedusega. See võimaldab tähtede kujundamisel ja paigutamisel praktilisemalt läheneda. See on oluline kaalutlus, kuna supernoovad esinevad suure tihedusega piirkondades ja kõrge eraldusvõime võimaldab neid arvesse võtta.
"Supernoovad tekitavad gaasi väljavoolu galaktika siseosast, kus vastasel juhul moodustaks see rohkem tähti ja tekitaks suure tuha," rääkis Madau. "Rühmitatud tähtede moodustumine ja supernoovade energia süstimine muudavad selle simulatsiooni oluliseks."
Tõuse, Eris ... Sinu aeg on kätte jõudnud!
Algne looallikas: Santa Cruzi ülikooli uudised. Edasiseks lugemiseks: realistlike hilist tüüpi spiraalide moodustamine LCDM-universumis: Erise simulatsioon.
