V toliko časa, kolikor je potrebno za rojstvo človeškega življenja, sta superračunalnik in skupina raziskovalcev kalifornijske univerze Santa Cruz in Inštituta za teoretično fiziko v Zürichu ustvarila prvo simulacijo fizike, ki je bila vključena v tvorba galaksije, ki je ustvarila Mlečno pot. Svojega otroka so poimenovali Eris ...
"Prejšnja prizadevanja za oblikovanje ogromne diskovne galaksije, kot je Mlečna pot, so bila neuspešna, saj so simulirane galaksije končale z velikimi osrednjimi izboklinami v primerjavi z velikostjo diska," je dejala Javiera Guedes, ki je pred kratkim pridobila doktorat. v astronomiji in astrofiziki v UC Santa Cruz in je prvi avtor prispevka, ki je bil sprejet za objavo v Astrophysical Journal.
Tako kot Mlečna pot je tudi Eris simpatična spiralna galaksija z zaporo - njena figura in vsebina zvezd sta tako identična kot modeliranje. S preučevanjem lastne galaksije in drugih, ki so ji všeč, se ta simulacija prilega plesni iz vsakega zornega kota. "Galaktiko smo secirali na več različnih načinov, da bi potrdili, da se ujema z opazovanji," je dejal Guedes.
V projekt je bilo vključenih tudi sedem sester. Nasin najmodernejši računalnik Pleiades je prevzel nalogo 1,4 milijona procesorskih ur. Toda izračuni se tu niso ustavili. Vključene so bile tudi simulacije superračunalnikov v UCSC in Švicarskem nacionalnem centru za računalništvo. "Vzeli smo nekaj tveganja, da porabimo ogromno časa za superračunalnik za simulacijo ene galaksije z izjemno visoko ločljivostjo," je dejal Madau.
Že dve desetletji so poskusi ustvarjanja evolucije galaksije tipa Mlečna pot tik pred dosežki raziskovalcev. Niso bili sposobni ustvariti ustrezne oblike, velikosti in števila prebivalstva, da bi ustrezali znanim lastnostim. Zahvaljujoč temu novemu preboju je prevladovala podpora teoriji "hladne temne snovi" in podprta teorija Big Bang. Kaj je dalo Erisu prednost? Preizkusite naše zdaj boljše razumevanje zvezda.
"Formiranje zvezd v pravih galaksijah se odvija v grozdastem načinu in težko je reproducirati to iz kozmološke simulacije," je dejal Madau. "To je prva simulacija, ki lahko reši oblake z visoko gostoto plina, kjer nastaja nastajanje zvezd, rezultat tega pa je galaksija tipa Mlečni pot z majhno izboklino in velikim diskom. Iz njega je razvidno, da lahko scenarij hladne temne snovi, kjer temna snov zagotavlja ogrodje za nastajanje galaksij, ustvari realistične galaksije, ki prevladujejo na disku. "
Rojstvo Erisa ni bila lahka naloga. Z simulacijami z nizko ločljivostjo so raziskovalci začeli sestavljati gruče temne snovi - oblikovati jih v galaktične haloge. Od tod so izbrali podatke o halou s podobno zgodovino množičnosti in združitev, ki smo jih »navili na trak« do začetka. Z osredotočanjem na majhno območje so lahko dodali dodatne informacije o delcih in povečali ločljivost.
„Simulacija sledi interakcijam več kot 60 milijonov delcev temne snovi in plina. Veliko fizike spada v kodo - gravitacijo in hidrodinamiko, nastajanje zvezd in eksplozije supernove - in to je kozmološka simulacija z najvišjo ločljivostjo doslej, "je dejal Guedes, ki je trenutno podoktorski raziskovalec Švicarskega zveznega tehnološkega inštituta v Zürich (ETH Zurich).
Eris loči od predhodnikov sposobnost, da "vidi" v visoki ločljivosti / visoki gostoti. To omogoča bolj pragmatičen pristop k nastanku in umeščanju zvezd. Pomembno je upoštevati, ker se supernove pojavljajo v regijah z visoko gostoto in visoka ločljivost omogoča njihovo upoštevanje.
"Supernove ustvarjajo odtok plina iz notranjega dela galaksije, kjer bi sicer tvorili več zvezd in naredili veliko izboklino," je dejal Madau. "V tej simulaciji se razlikujeta nastanek grozdov in nastajanje energije iz supernov."
Vstani, Eris ... Prišel je tvoj čas!
Izvorni vir zgodbe: Univerza v Santa Cruzu News. Za nadaljnje branje: Oblikovanje realističnih spiral poznega tipa v vesolju LCDM: Simulacija Eris.
