Simuloitu kuva, joka näyttää aineen jakautumisen maailmankaikkeudessa. Kuvan luotto: MPG. Klikkaa suurentaaksesi.
Virgo-konsortio, kansainvälinen astrofyysikkojen ryhmä Yhdistyneestä kuningaskunnasta, Saksasta, Japanista, Kanadasta ja Yhdysvalloista, on tänään (2. kesäkuuta) julkaissut ensimmäiset tulokset kaikkien aikojen suurimmasta ja realistisimmasta simulaatiosta kosmisen rakenteen kasvusta ja galaksien ja galaksien muodostumisesta. kvasaarit. Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissa Virgo Consortium osoittaa, kuinka tällaisten simuloitujen tietojen vertaaminen suuriin havaintotutkimuksiin voi paljastaa todellisten galaksien ja mustien aukkojen muodostumisen taustalla olevat fyysiset prosessit.
'Millennium Simulation' käytti yli 10 miljardia ainehiukkasta jäljittääkseen aineen jakautumisen kehitystä universumin kuutioalueella yli 2 miljardin valovuoden päässä. Se piti pääsupertietokonetta Max Planck Societyn Supercomputing Centerissä Garchingissa, Saksassa, käytössä yli kuukauden. Soveltamalla kehittyneitä mallinnustekniikoita 25 teratavuun (25 miljoonaa megatavua) tallennettuun ulostuloon, Neitsyt tiedemiehet pystyvät luomaan evoluutiohistorian noin 20 miljoonalle galaksille, jotka kantavat tämän valtavan määrän, ja supermassiivisista mustista aukoista, joita toisinaan nähdään kvasareina heidän sydämessään. .
Mikroaaltoille herkät teleskoopit ovat pystyneet kuvaamaan maailmankaikkeuden suoraan, kun se oli vain 400 000 vuotta vanha. Ainoa rakenne tuolloin oli heikko aaltoilu muuten yhtenäisessä aine- ja säteilymeressä. Gravitaation ohjaama evoluutio muutti myöhemmin nämä väreet valtavan rikkaaksi rakenteeksi, jota näemme nykyään. Juuri tätä kasvua Millennium Simulation on suunniteltu seuraamaan. Sen kaksi tavoitetta on varmistaa, että tämä uusi kosmisen evoluution paradigma on todellakin yhdenmukainen näkemämme kanssa, ja tutkia monimutkaista fysiikkaa, joka synnytti galaksit ja niiden keskeiset mustat aukot. .
Kosmologian viimeaikaiset edistysaskeleet osoittavat, että noin 70 prosenttia universumistamme koostuu tällä hetkellä Pimeästä Energiasta, salaperäisestä voimakentästä, joka saa sen laajenemaan entistä nopeammin. Noin neljännes koostuu ilmeisesti kylmästä pimeästä aineesta, uudenlaisesta alkeishiukkasesta, jota ei ole vielä havaittu suoraan maapallolta. Vain noin 5 prosenttia on meille tuttua tavallista atomiainesta, joista suurin osa koostuu vedystä ja heliumista. Kaikki nämä komponentit käsitellään Millenium Simulationissa.
Nature-artikkelissaan Neitsyt tutkijat käyttävät Millennium Simulationia tutkiakseen mustien aukkojen varhaista kasvua. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) on löytänyt joukon hyvin kaukana olevia ja erittäin kirkkaita kvasaareita, jotka näyttävät sisältävän mustia aukkoja, jotka ovat vähintään miljardi kertaa massiivisempia kuin Aurinko aikana, jolloin maailmankaikkeus oli alle kymmenesosan nykyisestään.
'Monet tähtitieteilijät pitivät tätä mahdottomana sovittaa yhteen vakiokuvan ennustaman rakenteen asteittaisen kasvun kanssa', sanoo tohtori Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching), Millennium-projektin johtaja ja artikkelin ensimmäinen kirjoittaja. , kun kokeilimme galaksien ja kvasaarien muodostumisen mallintamista, havaitsimme, että muutama massiivinen musta aukko muodostuu riittävän aikaisin näiden erittäin harvinaisten SDSS-kvasaarien huomioon ottamiseksi. Niiden galaksi-isännät ilmestyvät Millennium-tiedoissa ensimmäisen kerran, kun maailmankaikkeus on vain muutama sata miljoonaa vuotta vanha, ja nykypäivään mennessä niistä on tullut massiivisimpia galakseja suurimpien galaksijoukkojen keskuksissa.
Professori Carlos Frenk (Institute for Computational Cosmology, University of Durham) Britannian Virgon johtajalle mielenkiintoisin puoli alustavissa tuloksissa on se tosiasia, että Millennium Simulation osoittaa ensimmäistä kertaa, että asiaan on painettu tunnusomaisia kuvioita. jakauma varhaisilla aikakausilla ja näkyvissä suoraan mikroaaltokartoissa, pitäisi edelleen olla läsnä ja sen pitäisi olla havaittavissa galaksien havaitussa jakaumassa. 'Jos pystymme mittaamaan baryonin heilahtelut riittävän hyvin', sanoo professori Frenk, 'niin he antavat meille standardin mittasauvan universumin geometrian ja laajenemishistorian karakterisoimiseksi ja siten pimeän energian luonteen oppimiseksi.'
'Nämä simulaatiot tuottavat hämmästyttäviä kuvia ja ovat merkittävä virstanpylväs ymmärtämisessämme siitä, miten varhainen universumi muodostui.' sanoi PPARC:n toimitusjohtaja, prof Richard Wade. 'Millennium Simulation on loistava esimerkki teorian ja kokeen välisestä vuorovaikutuksesta tähtitieteessä, sillä viimeisimpiä tähtitieteellisten esineiden havaintoja voidaan käyttää universumin historian teoreettisten mallien ennusteiden testaamiseen.'
Vuosituhannen simulaation mielenkiintoisimmat ja kauaskantoisimmat sovellukset ovat vielä tulossa, sanoo prof Simon White (Max Planck Institute for Astrophysics), joka johtaa Virgo-työtä Saksassa. 'Uudet havaintokampanjat tarjoavat meille ennennäkemättömän tarkkoja tietoja galaksien ominaisuuksista, mustista aukoista ja universumimme laajamittaisesta rakenteesta', hän huomauttaa. – Kykymme ennustaa teorioidemme seurauksia täytyy saavuttaa vastaavan tarkkuuden taso, jos haluamme käyttää näitä tutkimuksia tehokkaasti oppiaksemme maailmamme alkuperästä ja luonteesta. Millennium Simulation on ainutlaatuinen työkalu tähän. Suurin haasteemme nyt on tarjota sen voima tähtitieteilijöille kaikkialla, jotta he voivat lisätä oman galaksi- ja kvasaarimuodostelmamallinsa tulkitakseen omia havaintotutkimuksiaan.'
Alkuperäinen lähde: PPARC News Release