Simulirana slika, ki prikazuje porazdelitev snovi v vesolju. Kreditna slika: MPG. Kliknite za povečavo.
Konzorcij Virgo, mednarodna skupina astrofizikov iz Velike Britanije, Nemčije, Japonske, Kanade in ZDA, je danes (2. junija) objavil prve rezultate največje in najbolj realistične simulacije rasti kozmične strukture in nastanka galaksij in kvazarji. Konzorcij Virgo je v članku, objavljenem v reviji Nature, pokazal, kako lahko primerjava takšnih simuliranih podatkov z velikimi opazovalnimi raziskovanji razkrije fizične procese, na katerih temelji sestavljanje pravih galaksij in črnih lukenj.
»Simulacija tisočletja« je uporabljala več kot 10 milijard delcev snovi, da bi spremljali razvoj porazdelitve snovi v kubičnem območju vesolja v več kot 2 milijardi svetlobnih let. Glavni superračunalnik je hranil več kot en mesec v centru za računalnike družbe Max Planck v Garchingu v Nemčiji. Z uporabo izpopolnjenih tehnik modeliranja na 25 terabajtov (25 milijonov megabajtov) shranjene proizvodnje lahko znanstveniki Device ustvarijo evolucijske zgodovine za približno 20 milijonov galaksij, ki naseljujejo ta ogromen volumen, in za supermasivne črne luknje, ki jih občasno vidijo kot kvazarje v njihovih srcih .
Teleskopi, občutljivi na mikrovalove, so vesolje lahko neposredno upodobili, ko je bil star le 400.000 let. Edina struktura v tistem času so bila šibka valovanja v sicer enotnem morju snovi in sevanja. Gravitacijsko gonjena evolucija je pozneje te valove spremenila v izjemno bogato strukturo, ki jo vidimo danes. Tej rasti je namenjena simulacija tisočletja z dvojnimi cilji preverjanja, ali je ta nova paradigma za kozmično evolucijo res skladna s tem, kar vidimo, in raziskovanja zapletene fizike, ki je povzročila galaksije in njihove centralne črne luknje .
Nedavni napredek v kozmologiji dokazuje, da približno 70 odstotkov našega vesolja trenutno sestavlja temna energija, skrivnostno silo polje, zaradi katerega se vedno hitreje širi. Približno eno četrtino očitno sestavlja hladna temna snov, nova vrsta elementarnih delcev, ki na Zemlji še ni neposredno odkrita. Le približno 5 odstotkov je sestavljenih iz navadne atomske snovi, s katero smo seznanjeni, večinoma iz vodika in helija. Vse te komponente so obravnavane v simulaciji tisočletja.
V svojem članku o naravi znanstveniki Device uporabljajo simulacijo tisočletja za proučevanje zgodnje rasti črnih lukenj. Sloanska digitalna raziskava neba (SDSS) je odkrila številne zelo oddaljene in zelo svetle kvazarje, za katere se zdi, da imajo črne luknje vsaj milijardo krat bolj masivne od Sonca v času, ko je bilo vesolje manj kot desetina današnje starosti.
"Številni astronomi so menili, da je to nemogoče uskladiti s postopno rastjo strukture, ki jo predvideva standardna slika," je dr. Volker Springel (Inštitut za astrofiziko Max Planck, Garching) vodja projekta tisočletja in prvi avtor članka "Še , ko smo preizkusili modeliranje naših galaksij in kvazarjev, smo ugotovili, da nekaj ogromnih črnih lukenj nastane dovolj zgodaj, da lahko upoštevamo te zelo redke kvazarje SDSS. Njihovi gostitelji galaksij se prvič pojavijo v podatkih tisočletja, ko je vesolje staro le nekaj sto milijonov let, in do danes so postale najbolj množične galaksije v središčih največjih grozdov galaksije. "
Za prof. Carlosa Frenka (Inštitut za računalniško kozmologijo Univerze v Durhamu), vodjo Device v Veliki Britaniji, je najbolj zanimiv vidik predhodnih rezultatov dejstvo, da simulacija tisočletja prvič dokazuje, da so na zadevo vtisnjeni značilni vzorci. porazdelitev v zgodnjih epohah in vidna neposredno v mikrovalovnih zemljevidih, bi morala biti še vedno prisotna in bi jo bilo mogoče zaznati v opaženi porazdelitvi galaksij. "Če lahko barionove vijuge dovolj dobro izmerimo," pravi prof. Frenk, "nam bodo zagotovili standardno merilno palico za opisovanje geometrije in zgodovine širjenja vesolja in tako spoznali naravo Temne energije."
"Te simulacije ustvarjajo osupljive slike in predstavljajo pomemben mejnik v našem razumevanju, kako se je oblikoval zgodnji Vesolje." je dejal glavni direktor PPARC-a, prof. Richard Wade. "Simulacija tisočletja je sijajen primer interakcije med teorijo in eksperimentom v astronomiji, saj je mogoče najnovejša opažanja astronomskih predmetov uporabiti za preizkušanje napovedi teoretičnih modelov zgodovine vesolja."
Najbolj zanimive in daljnosežne aplikacije simulacije tisočletja še vedno prihajajo po besedah prof Simona Whitea (Inštitut za astrofiziko Max Planck), ki vodi napore Device v Nemčiji. "Nove opazovalne kampanje nam ponujajo informacije brez primere natančnosti o lastnostih galaksij, črnih lukenj in obsežni strukturi našega vesolja," ugotavlja. »Naša sposobnost napovedovanja posledic naših teorij mora doseči natančno natančnost, če želimo te raziskave učinkovito uporabiti za spoznavanje izvora in narave našega sveta. Simulacija tisočletja je edinstveno orodje za to. Naš največji izziv je, da astronomom povsod omogočimo svojo moč, tako da lahko vstavijo svoje modeliranje formacij galaksij in kvazarjev, da bi razlagali svoje opazovalne raziskave. "
Izvirni vir: PPARC News Release
