Prvi rezultati projekta IllustrisTNG so bili objavljeni v treh ločenih študijah in osvetljujejo, kako črne luknje oblikujejo kozmos in kako se galaksije oblikujejo in rastejo. Projekt IllustrisTNG označuje kot "Naslednja generacija kozmoloških hidrodinamičnih simulacij." Projekt je stalna serija obsežnih hidrodinamičnih simulacij našega Vesolja. Njegov cilj je razumeti fizikalne procese, ki poganjajo tvorbo galaksij.
V središču IllustriousTNG je najsodobnejši numerični model vesolja, ki deluje na enem najmočnejših superračunalnikov na svetu: stroj Hazel Hen v visoko zmogljivem računalniškem centru v Stuttgartu v Nemčiji. Hazel Hen je najhitrejši računalnik v Nemčiji in 19. najhitrejši na svetu.
Naš trenutni kozmološki model kaže, da v masni-energijski gostoti vesolja prevladujeta temna snov in temna energija. Ker ne moremo opazovati nobene od teh stvari, je edini način, da preizkusimo ta model, da lahko natančno napovemo strukturo stvari, ki jo lahko vidimo, kot so zvezde, razpršeni plin in črne luknje. Te vidne stvari so organizirane v kozmično mrežo listov, nitk in praznin. V notranjosti so galaksije, ki so osnovne enote kozmične strukture. Za preizkušanje naših idej o galaktični zgradbi moramo narediti podrobne in realistične simulirane galaksije ter jih primerjati s resničnimi.
Astrofiziki v ZDA in Nemčiji so za ustvarjanje lastnega vesolja uporabili IllustrisTNG, ki bi ga nato lahko podrobno preučili. IllustrisTNG zelo dobro povezuje z opazovanji resničnega Vesolja, vendar omogoča znanstvenikom, da si ogledajo stvari, ki so zakrite v našem lastnem Vesolju. To je do zdaj pripeljalo do zelo zanimivih rezultatov in pomaga odgovoriti na nekaj velikih vprašanj s področja kozmologije in astrofizike.
Odkar smo izvedeli, da galaksije v svojih središčih gostijo supermasivne črne luknje (SMBH), je splošno mnenje, da imajo velik vpliv na razvoj galaksij in morda na njihovo nastajanje. To je pripeljalo do očitnega vprašanja: Kako ti SMBH vplivajo na galaksije, ki jih gostijo? Na to je odgovoril zgovorni TNG in prispevek dr. Dylana Nelsona z Inštituta za astrofiziko Max Planck kaže, da so "glavni dejavniki prehodov barv v galaksiji supermasivne povratne informacije iz črne luknje v stanju z nizko akreacijo."
"Edina fizična entiteta, ki lahko ugasne nastanek zvezd v naših velikih eliptičnih galaksijah, so supermasivne črne luknje v njihovih središčih." - Dr. Dylan Nelson, Inštitut za astrofiziko Max Planck,
Galaksije, ki so še v fazi nastajanja zvezd, močno svetijo v modri svetlobi svojih mladih zvezd. Potem se nekaj spremeni in tvorba zvezd se konča. Po tem v galaksiji prevladujejo starejše, rdeče zvezde, galaksija pa se pridruži pokopališču, polnemu "rdečih in mrtvih" galaksij. Kot pojasnjuje Nelson, "Edina fizična entiteta, ki lahko ugasne nastanek zvezd v naših velikih eliptičnih galaksijah, so supermasivne črne luknje v njihovih središčih." Toda kako to storijo?
Nelson in njegovi sodelavci ga pripisujejo supermasivni povratni informaciji s črno luknjo v stanju z nizko akreacijo. To pomeni, da črna luknja, ko se napaja črna luknja, ustvarja veter ali udarni val, ki iz galaksije piha plin in prah, ki tvorita zvezdo. To omejuje prihodnjo tvorbo zvezd. Obstoječe zvezde se starajo in postanejo rdeče, nekaj novih modrih zvezd pa se oblikuje.
Dolgo je veljalo, da se velike galaksije tvorijo, ko se združijo manjše galaksije. Ko se galaksija povečuje, njena gravitacija vanjo vleče več manjših galaksij. Med temi trki se galaksije raztrgajo. Nekatere zvezde se bodo razkropile in se nastanile v halu okoli nove, večje galaksije. To naj bi dalo novo ustvarjeni galaksiji rahlo ozadje zvezdne svetlobe. Toda to je napoved in teh bledih sijajev je zelo težko opaziti.
"Naše napovedi lahko zdaj sistematično preverjajo opazovalci." - dr. Annalisa Pillepich (Inštitut Maxa Plancka za astrofiziko)
IllustrisTNG je lahko natančneje napovedal, kako naj bi izgledal ta sijaj. To astronomom omogoča boljšo predstavo, na kaj naj bodo pozorni, ko poskušajo opazovati ta bled zvezdni sij v pravem vesolju. "Naše napovedi lahko zdaj sistematično preverjajo opazovalci," poudarja dr. Annalisa Pillepich (MPIA), ki je vodila nadaljnjo študijo IllustrisTNG. "To daje kritični test za teoretični model hierarhične tvorbe galaksij."
IllustrisTNG je tekoča serija simulacij. Doslej so bili trije teki IllustrisTNG, od katerih je vsaka ustvarila večjo simulacijo kot prejšnja. To so TNG 50, TNG 100 in TNG 300. TNG300 je veliko večji od TNG50 in omogoča proučevanje večjega območja, kar razkriva namige o obsežni strukturi. Čeprav je TNG50 veliko manjši, ima veliko natančnejše podrobnosti. Omogoči nam podrobnejši pregled strukturnih lastnosti galaksij in podrobno strukturo plina okoli galaksij. TNG100 je nekje na sredini.
IllustrisTNG ni prva kozmološka hidrodinamična simulacija. Med njimi so Eagle, Horizon-AGN in predhodnik IllustrisTNG, Illustris. Pokazali so, kako močni so lahko ti teoretični modeli napovedovanja. Ko se naši računalniki krepijo in z njimi raste tudi naše razumevanje fizike in kozmologije, bodo te vrste simulacij prinesle večje in podrobnejše rezultate.
