Spiraalgalaktika NGC 1300. Klõpsake suurendamiseks
Teadlased on galaktikate kasvu modelleerimiseks varases universumis kasutanud maailma ühe kiireima superarvuti - Maa simulaatori - jõudu. Meeskond jäljendas protsessi kohe alguses, vahetult pärast suurt pauku, kui gaasikogumid kokku tekkisid, moodustades tähti, mis seejärel ühinesid suuremateks kogumiteks ja neist lõpuks said galaktikad. Nad leidsid, et Linnutee taolistel galaktikatel on tõenäoliselt praegu sama koosseis, nagu nad tegid seda alles miljard aastat pärast Suurt Pauku.
Kaks astronoomi on galaktikate kasvu modelleerimiseks läbi viinud maailma ühe suurima astrofüüsika simulatsiooni. Kasutades Jaapani superarvutit “Earth Simulator”, mida kasutatakse ka kliimamudelite modelleerimiseks ja seismilise aktiivsuse simuleerimiseks, on Los Angelese California ülikooli Masao Mori ja Tsukuba ülikooli Masayuki Umemura arvutanud, kuidas galaktikad arenesid kõigest 300 miljonist aastast pärast Suurt pauku tänapäevani. Tulemused näitavad, et galaktikad võivad areneda palju kiiremini, kui praegu arvatakse (Nature 440 644).
Hierarhilise mudeli kohaselt moodustuvad galaktikad alt üles suunatud protsessi kaudu, mis algab väikeste gaaside ja tähtede moodustumisega, mis seejärel sulanduvad suurematesse süsteemidesse. Mori ja Umemura simuleerisid seda protsessi, kasutades võimast 3D-hüdrodünaamilist koodi, mis oli kombineeritud astrofüüsikalise plasma spektrisünteesi koodiga, et võtta arvesse ürg galaktika dünaamilist ja keemilist arengut. Maa-simulaatori simulatsioon viidi läbi ülikõrge eraldusvõimega, mis põhineb 1024 “ruudupunktil”, mis teeb sellest ühe suurima arvutuse, mida astrofüüsikas kunagi läbi viidud.
Mori ja Masayuki seadsid simulatsiooni algtingimused külma tumeda aine universumi põhjal, mille parameetrid määratakse kosmilise mikrolaine tausta mõõtmise teel. Need esmakordselt 2003. aastal tehtud tähelepanekud näitavad, et elame tasases universumis, mis sisaldab vaid 4% tavalist ainet, 22% tumedat ainet ja 74% tumedat energiat - kooskõlas kosmoloogia standardmudeliga. Seejärel võrdlesid teadlased oma arvulisi tulemusi primitiivsete galaktikate vaatlustega, mida nimetatakse Lyman-alfa-emitteriteks ja „Lymani purunemise” galaktikateks, mida astronoomid leiavad universumi kõige kaugematest ja seetõttu ka vanimatest osadest.
Tulemused näitavad, et ürgsed gaasimullid, mis tekkisid varajases universumis vaid 300 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, näevad tõepoolest välja nagu Lyman-alfa kiirgajad. Umbes miljardi aasta pärast näitavad simulatsioonid, et need galaktikad muteeruvad Lymani murduvateks galaktikateks. Lõpuks, pärast 10 miljardit aastat kestnud evolutsiooni meenutavad struktuurid tänapäevaseid elliptilisi galaktikaid.
Simulatsioon ennustab ka keemiliste elementide segu galaktikas selle evolutsiooni igas etapis ja viitab sellele, et meie Linnuteel on tänapäeval enam-vähem sama koostis, nagu see oli siis, kui ta oli kõigest miljard aastat vana. Siiani arvati, et galaktikad on järk-järgult arenenud ja 10 miljardi aasta jooksul rikastunud raskematest elementidest lisaks vesinikule ja heeliumile korduvate tähtede moodustumise ja supernoova plahvatuste tagajärjel.
"Meie avastus näitab, et galaktikate moodustumine kulges palju kiiremini ja vaid miljardi aasta jooksul toodeti galaktikates suurtes kogustes raskeid elemente," ütleb Mori.
Algne allikas: Füüsika Instituut
