Niin kauan kuin ihmiselämän synnyttämiseen kuluu, supertietokone ja tutkijaryhmä Kalifornian yliopistossa Santa Cruzissa ja Zürichin teoreettisen fysiikan instituutissa ovat saaneet aikaan ensimmäisen simulaation fysiikasta. galaksimuodostelma, joka tuotti Linnunradan. He antoivat lapselleen nimeksi Eris…
'Aiemmat yritykset muodostaa Linnunradan kaltainen massiivinen kiekkogalaksi olivat epäonnistuneet, koska simuloidut galaksit päätyivät valtaviin keskipulssoihin verrattuna levyn kokoon', sanoi Javiera Guedes, joka ansaitsi äskettäin tohtorinsa. tähtitieteessä ja astrofysiikassa UC Santa Cruzissa ja on ensimmäinen kirjoittaja artikkelille, joka on hyväksytty julkaistavaksi Astrophysical Journalissa.
Tämä vertailu näyttää Eris-simuloinnin (ylhäällä) ja Linnunradan (alhaalla). Luotto: S. Callegari, J. Guedes ja 2MASS-yhteistyö.
Kuten Linnunrata, Eris on ihana kierregalaksi – sen vartalo ja tähtisisältö ovat yhtä identtisiä kuin mallintaminen voi tehdä siitä. Tutkimalla omaa galaksiamme ja muita sen kaltaisia, tämä simulaatio sopii muottiin joka kulmasta. 'Leikkasimme galaksia monilla eri tavoilla varmistaaksemme, että se sopii havaintoihin', Guedes sanoi.Ja 'seitsemän sisarta' oli myös mukana projektissa. NASAn huippuluokan Pleiades-supertietokone kesti 1,4 miljoonaa prosessorituntia. Mutta laskelmat eivät jääneet tähän. Mukana olivat myös UCSC:n ja Sveitsin kansallisen supertietokonekeskuksen simulaatiot supertietokoneilla. 'Otimme riskin käyttää valtavasti supertietokoneen aikaa simuloidaksemme yksittäistä galaksia erittäin korkealla resoluutiolla', Madau sanoi.
Yli kahden vuosikymmenen ajan yritykset luoda Linnunrata-tyyppisen galaksin kehitys ovat olleet tutkijoiden ulottumattomissa. He eivät vain pystyneet tuottamaan oikeaa muotoa, kokoa ja populaatiota sopimaan tunnettuihin ominaisuuksiin. Tämän uuden läpimurron ansiosta tuki 'kylmän pimeän aineen' teorialle on vallinnut ja Big Bang -teoria on tuettu. Mikä antoi Erikselle etulyöntiaseman? Kokeile nyt paremmin ymmärtävää tähtien muodostumista.
'Tähtien muodostuminen todellisissa galakseissa tapahtuu klusteroituneena, ja sen toistaminen kosmologisella simulaatiolla on vaikeaa', Madau sanoi. 'Tämä on ensimmäinen simulaatio, joka pystyy ratkaisemaan tiheät kaasupilvet, joissa tähtien muodostuminen tapahtuu, ja tuloksena on Linnunradan tyyppinen galaksi, jossa on pieni pullistuma ja suuri kiekko. Se osoittaa, että kylmän pimeän aineen skenaario, jossa pimeä aine muodostaa telineen galaksien muodostumiselle, pystyy luomaan realistisia kiekkovaltaisia galakseja.'
Eriksen synnytys ei ollut helppo tehtävä. Matalaresoluutioisten simulaatioiden avulla tutkijat alkoivat koota pimeän aineen möhkäleitä ja muotoilla niistä galaktisia haloja. Sieltä he valitsivat tietoa sädekehästä, jolla on samanlainen massa- ja fuusiohistoria kuin meilläkin, ja 'käärittiin nauha takaisin' lapsenkengissään. Pienelle alueelle keskittymällä he pystyivät lisäämään hiukkastietoja ja tehostamaan resoluutiota.
”Simulaatiossa seurataan yli 60 miljoonan pimeän aineen ja kaasun hiukkasen vuorovaikutusta. Suuri osa fysiikasta menee koodiin – painovoimaan ja hydrodynamiikkaan, tähtien muodostumiseen ja supernovaräjähdyksiin – ja tämä on korkeimman resoluution kosmologinen simulaatio, joka on koskaan tehty tällä tavalla”, sanoi Guedes, joka on tällä hetkellä tutkijatohtori Sveitsin liittovaltion teknologiainstituutissa. Zürich (ETH Zurich).
Se, mikä erottaa Eriksen edeltäjistään, on kyky 'näkeä' korkealla resoluutiolla / suurella tiheydellä. Tämä mahdollistaa pragmaattisemman lähestymistavan tähtien muodostumiseen ja sijoittamiseen. Se on tärkeä näkökohta, koska supernovat esiintyvät tiheällä alueella ja korkea resoluutio mahdollistaa niiden huomioimisen.
'Supernovat tuottavat kaasun ulosvirtauksia galaksin sisäosasta, missä se muuten muodostaisi lisää tähtiä ja suuren pullistuman', Madau sanoi. 'Tähtien klusteroituminen ja supernovien energiainjektio vaikuttavat tähän simulaatioon.'
Nouse, Eris… Sinun aikasi on tullut!
Alkuperäinen tarinan lähde: Santa Cruzin yliopiston uutiset . Lisälukemista varten: Realististen myöhäisen tyypin spiraalien muodostaminen LCDM-universumissa: Eris-simulaatio .