Halos Gone MAD

Pin
Send
Share
Send

Eden od uspehov ΛCDM modela vesolja je sposobnost, da modeli ustvarijo strukture z lestvicami in distribucijami, podobnimi tistim, ki jih vidimo v vesoljski reviji. Medtem ko računalniške simulacije lahko ponovno ustvarijo numerične vesolje v polju, je razlaga teh matematičnih približkov sama po sebi izziv. Za prepoznavanje komponent simuliranega prostora so morali astronomi razviti orodja za iskanje strukture. Rezultati so bili skoraj 30 neodvisnih računalniških programov od leta 1974. Vsak obljublja, da bo razkril oblikovalsko strukturo v vesolju z iskanjem regij, v katerih se tvorijo haloji temne snovi. Za preizkus teh algoritmov je bila maja 2010 v Madridu v Španiji organizirana konferenca z naslovom "Haloes going MAD", na kateri je bilo 18 teh kode preizkušeno, da bi videli, kako dobro so se zložili.

Numerične simulacije vesoljev, kot je znana Simulacija tisočletja, se začnejo le z "delci". Medtem ko so bili ti v kozmološkem merilu nedvomno majhni, takšni delci predstavljajo madeže temne snovi z milijoni ali milijardami sončne mase. Ko čas teče naprej, jim je dovoljeno, da medsebojno komunicirajo po pravilih, ki sovpadajo z našim najboljšim razumevanjem fizike in naravo take materije. To vodi v razvijajoče se vesolje, iz katerega morajo astronomi uporabljati zapletene kode za iskanje konglomeracij temne snovi, znotraj katerih bi se oblikovale galaksije.

Ena izmed glavnih metod, ki jih takšni programi uporabljajo, je iskanje majhnih prekomernih gostot in nato okoli nje gojijo sferično lupino, dokler gostota ne pade na zanemarljiv dejavnik. Večina bo nato obrezala delce znotraj prostornine, ki niso gravitacijsko vezani, da se prepriča, da mehanizem zaznavanja ni zajel le kratkega, prehodnega grozdenja, ki se bo sčasoma razpadel. Druge tehnike vključujejo iskanje drugih faznih prostorov za delce s podobnimi hitrostmi v vseh bližinah (znak, da so postali vezani).

Če želite primerjati, kako se je lotil vsak algoritem, smo ga prestavili skozi dva testa. Prva je vključevala vrsto namerno ustvarjenih halosov temne snovi z vgrajenimi pod-haloi. Ker je bila delitev delcev namenoma nameščena, mora izhod iz programov pravilno najti sredino in velikost halosov. Drugi test je bila popolna simulacija vesolja. Pri tem dejanska distribucija ne bi bila znana, a sama velikost bi omogočila primerjavo različnih programov na istem nizu podatkov, da bi videli, kako podobno razlagajo skupni vir.

V obeh testih so vsi iskalci na splošno uspešno opravili. V prvem testu je bilo nekaj razlik glede na to, kako različni programi določajo lokacijo halosov. Nekateri so ga definirali kot vrhunec v gostoti, drugi pa kot središče mase. Pri iskanju subhalogov se zdi, da tisti, ki uporabljajo pristop faznega prostora, bolj zanesljivo zaznajo manjše formacije, vendar niso vedno zaznali, kateri delci v gruči so dejansko vezani. Za popolno simulacijo so se vsi algoritmi strinjali izjemno dobro. Zaradi narave simulacije majhne tehtnice niso bile dobro predstavljene, zato je bilo razumevanje tega, kako je bilo zaznati te strukture, omejeno.

Kombinacija teh testov ni dala prednost niti enemu algoritmu ali metodi pred drugimi. Odkrilo je, da vsaka na splošno dobro deluje med seboj. Sposobnost toliko neodvisnih kod z neodvisnimi metodami pomeni, da so izsledki izjemno trdni. Znanje, ki ga prenašajo o tem, kako se razvija naše razumevanje vesolja, astronomom omogoča temeljito primerjavo opazovalnega vesolja, da bi preizkusili takšne modele in teorije.

Rezultati tega testa so zbrani v prispevku, ki je predviden za objavo v prihodnji številki Mesečnih obvestil Royal Astronomical Society.

Pin
Send
Share
Send