Kuidas nägi Universum välja oma ajaloo alguses, ainult 500 miljonit aastat pärast Suurt Pauku? Praegu pole meil võimalust oma teleskoopidega niivõrd kaugele tagasi vaadata, kuid Suurbritannia Durhami ülikooli kosmoloogid on kasutanud arvutisimulatsiooni, et ennustada, kuidas väga varane universum oleks ilmnenud. Kujutised kujutavad “Kosmilist koitu” ja arvutavad välja esimeste suurte galaktikate moodustumise. Samuti üritab simulatsioon tuvastada rolli, mida tumeaine galaktikate moodustamisel mängis. "Me vaatame tõhusalt tagasi ajas ja seda tehes loodame õppida, kuidas meie endi moodi galaktikaid loodi, ja saada rohkem aru tumedast ainest," ütles Durhami ülikooli arvutusliku kosmoloogia instituudi (ICC) uuringu juhtiv autor Alvaro Orsi. ). "Tumeda aine olemasolu on galaktikate ehitamise võti - ilma tumeaineta poleks me täna siin."
Arvutisimulatsiooni abil toodetud piltidel tähistavad rohelised keerised tumedat ainet, mis teadlaste sõnul on galaktikate moodustumise oluline koostisosa, ringid näitavad aga tähtede moodustumise kiirust galaktikates. Erinevad värviringid tähistavad tähtede erinevat heledust, heledam on kollane. Ülemine pilt kujutab Universumit sellisena, nagu see oli 590 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, ja allpool olev pilt näitab Universumit 1 miljard aastat pärast Suurt Pauku, kuna tähtede moodustumise kiirus hakkab tõusma.
Esimesed galaktikad loodi massiliste tähtede prahist, mis suri plahvatuslikult varsti pärast Universumi algust. Durhami arvutus ennustab, kus need galaktikad ilmuvad ja kuidas nad arenevad tänapäevani, enam kui 13 miljardit aastat hiljem. Kuigi galaktikad on tänapäeval suuremad, ei moodusta nad praegu tähti nii kiiresti kui varem. "Meie uuring ennustab, millised galaktikad kasvavad tähtede moodustumisega Universumi ajaloo erinevatel aegadel ja kuidas need on seotud tumeda ainega," ütles kaasautor dr Carlton Baugh. "Me anname arvutile selle, mis on meie arvates galaktikate moodustumise retsept, ja näeme toodetud materjali, mida seejärel testitakse tõeliste galaktikate vaatluste põhjal."
Massiivne simulatsioon näitab, kuidas struktuurid tumedas aines kasvavad, mudeliga, mis näitab, kuidas normaalne aine, näiteks gaas, käitub, et ennustada galaktikate kasvu. Gaas tunneb raskusjõu tõmbumist tumedast ainest ja enne jahutamist kuumutatakse see radiatsiooni vabastades ja tähtedeks muutudes. Simulatsioonipildid näitavad, millised galaktikad moodustavad kindlal ajal tähti kõige jõulisemalt. Alloleval pildil on Universum 1,9 miljardit aastat pärast Suurt Pauku, väga aktiivset tähekeste moodustumise aega galaktikates.
Tšiilis Santiagos asuva Universidad Catolica teadlaste toetatud Durhami meeskonna arvutusi saab testida uute vaatluste põhjal, mis ulatuvad tagasi universumi ajaloo varajastesse staadiumitesse peaaegu miljard aastat pärast suurt pauku. Teadus- ja tehnoloogiarajatiste nõukogu tegevjuht professor Keith Mason ütles: „Arvutuslikul kosmoloogial on oluline roll meie arusaamises universumist. Need simulatsioonid mitte ainult ei võimalda meil varasele universumile tagasi vaadata, vaid täiendavad ka meie astronoomide tööd ja tähelepanekuid. ”
Sellel pildil on kosmoseajakiri 13,6 miljardit aastat pärast Suurt Pauku. Galaktikad ei moodusta tähti nii kiiresti kui varem.
Meeskond loodab, et tumeda aine mõju galaktikatele täiendav uurimine ja simulatsioonid aitavad astronoomidel rohkem teada saada, mis see üldlevinud aine on.
Allikas: teaduse ja tehnoloogia rajatiste nõukogu
Durhami ülikooli arvutusliku kosmoloogia instituut
Durhami ülikooli füüsika osakond
