På så mye tid som det tar å føde menneskeliv, har en superdatamaskin og et team av forskere ved University of California, Santa Cruz, og Institute for Theoretical Physics i Zürich gitt opphav til den første simuleringen av fysikken som er involvert i galakseformasjon som produserte Melkeveien. De kalte barnet sitt Eris ...
"Tidligere anstrengelser for å danne en massiv diskgalakse som Melkeveien hadde mislyktes, fordi de simulerte galaksene endte opp med store sentrale buler sammenlignet med størrelsen på disken," sa Javiera Guedes, som nylig tjente sin doktorgrad. i astronomi og astrofysikk ved UC Santa Cruz og er første forfatter av et papir som er akseptert for publisering i Astrophysical Journal.
I likhet med Melkeveien, er Eris en nydelig uthullet spiralgalakse - hennes skikkelse og stjerneinnhold så identisk som modellering kan gjøre det. Ved å studere vår egen galakse og andre som den, passer denne simuleringen til formen fra alle vinkler. "Vi dissekerte galaksen på mange forskjellige måter for å bekrefte at den passer med observasjoner," sa Guedes.
Og “syv søstre” var også involvert i prosjektet. NASAs topp moderne Pleiades-superdatamaskin tok på seg oppgaven med 1,4 millioner prosessortimer. Men beregningene stoppet ikke der. Simuleringer av superdatamaskiner ved UCSC og Swiss National Supercomputing Center var også involvert. "Vi tok litt risiko med å bruke en enorm mengde superdatatid for å simulere en enkelt galakse med ekstra høy oppløsning," sa Madau.
I over to tiår har forsøk på å skape utviklingen av en Melkeveien-galakse vært rett utenfor forskernes grep. De klarte bare ikke å produsere riktig form, størrelse og befolkning for å passe til kjente egenskaper. Takket være dette nye gjennombruddet har støtten til "kald mørk materie" teorien dominert og Big Bang-teorien støttet. Hva ga Eris kanten? Prøv vår nå bedre forståelse av stjernedannelse.
"Stjernedannelse i virkelige galakser skjer på en gruppert måte, og å reprodusere det ut av en kosmologisk simulering er vanskelig," sa Madau. “Dette er den første simuleringen som er i stand til å løse de høye tetthetene av gass der stjernedannelse oppstår, og resultatet er en melkevei-type galakse med en liten bule og en stor disk. Det viser at det kalde mørke materie-scenariet, der mørk materie gir stillas for galaksedannelse, er i stand til å generere realistiske diskdominerte galakser. ”
Å føde Eris var ikke en lett oppgave. Gjennom simuleringer med lav oppløsning begynte forskere å sette sammen klumper av mørk materie - og forme dem til galaktiske glorie. Derfra valgte de ut informasjon om en glorie med lignende masse- og fusjonshistorie som vår egen og "spolet båndet" tilbake til sin spede begynnelse. Ved å fokusere på et lite område, var de i stand til å legge til ytterligere partikkelinformasjon og øke oppløsningen.
"Simuleringen følger samspillet mellom mer enn 60 millioner partikler av mørkt stoff og gass. Mye fysikk går inn på koden - tyngdekraft og hydrodynamikk, stjernedannelse og supernovaeksplosjoner - og dette er den høyeste oppløsningen kosmologiske simuleringen som noensinne er gjort på denne måten, sier Guedes, som for tiden er postdoktor ved det sveitsiske føderale teknologiske instituttet i Zurich (ETH Zurich).
Det som skiller Eris fra forgjengerne er evnen til å "se" i høy oppløsning / høy tetthet. Dette gir mulighet for en mer pragmatisk tilnærming til stjernedannelse og plassering. Det er en viktig vurdering, fordi supernova forekommer i regioner med høy tetthet og høy oppløsning gjør det mulig å ta dem i betraktning.
"Supernovaer produserer strømmer av gass fra den indre delen av galaksen, der den ellers ville danne flere stjerner og gjøre en stor bule," sa Madau. "Klynget stjernedannelse og energiinjeksjon fra supernovaer utgjør forskjellen i denne simuleringen."
Stå opp, Eris ... Din tid er kommet!
Original historiekilde: University of Santa Cruz News. For videre lesning: Danner realistiske late-spiraler i et LCDM-univers: Eris-simuleringen.
