Tik daudz laika, cik nepieciešams, lai dzemdētu cilvēka dzīvību, superdators un Kalifornijas Universitātes Santakrusas un Cīrihes Teorētiskās fizikas institūta pētnieku komanda ir devusi pirmo simulāciju fizikālā galaktiku veidošanās, kas radīja Piena ceļu. Viņi savu bērnu nosauca par Erisu…
"Iepriekšējie centieni izveidot tādu masveida diska galaktiku kā Piena Ceļš bija neveiksmīgi, jo simulētās galaktikas beidzās ar milzīgām centrālām izspiešanām, salīdzinot ar diska izmēru," sacīja Javiera Guedes, kura nesen ieguva doktora grādu. astronomijā un astrofizikā UC Santa Krūzā un ir pirmā darba autore dokumentam, kas ir pieņemts publicēšanai Astrophysical Journal.
Tāpat kā Piena ceļš, arī Erisa ir jaukā spirālveida galaktika - viņas figūra un zvaigžņu saturs, kas ir identisks modelēšanai, to var padarīt. Izpētot mūsu pašu galaktiku un citus, kam tā patīk, šī simulācija der pelējuma veidošanai no jebkura leņķa. "Mēs sadalījām galaktiku daudzos dažādos veidos, lai apstiprinātu, ka tā sader ar novērojumiem," sacīja Guedes.
Arī “septiņas māsas” bija iesaistītas projektā. NASA modernais Pliadžu superdators uzņēmās 1,4 miljonus procesora stundu. Bet aprēķini ar to neapstājās. Tika iesaistītas arī simulācijas superdatoriem UCSC un Šveices Nacionālajā superdatoru centrā. "Mēs riskējām tērēt ļoti daudz superdatoru laika, lai simulētu vienu galaktiku ar īpaši augstu izšķirtspēju," sacīja Madau.
Vairāk nekā divas desmitgades mēģinājumi radīt Piena Ceļa veida galaktikas evolūciju ir bijuši tieši ārpus pētnieku uzmanības. Viņi vienkārši nespēja izgatavot pareizu formu, izmēru un populāciju, lai tie atbilstu zināmajām īpašībām. Pateicoties šim jaunajam izrāvienam, pārsvarā tika atbalstīts “aukstās tumšās vielas” teorijas atbalsts un atbalstīts Lielā sprādziena teorija. Kas Erisam deva malu? Izmēģiniet mūsu tagad labāk izprotamo zvaigžņu veidošanos.
"Zvaigžņu veidošanās reālās galaktikās notiek klasterizēti, un ir grūti to atkārtot no kosmoloģiskās simulācijas," sacīja Madau. “Šī ir pirmā simulācija, kas spēj atrisināt augsta blīvuma gāzes mākoņus, kur notiek zvaigžņu veidošanās, un rezultāts ir Piena Ceļa veida galaktika ar nelielu izspiestu un lielu disku. Tas parāda, ka aukstās tumšās matērijas scenārijs, kurā tumšā matērija nodrošina sastatnes galaktiku veidošanai, spēj radīt reālistiskas galaktikas, kurās dominē diski. ”
Erisa piedzimšana nebija viegls uzdevums. Izmantojot zemas izšķirtspējas simulācijas, pētnieki sāka montēt tumšās vielas salikumus - veidojot tos galaktikas halos. Pēc tam viņi atlasīja informāciju par halo, kam līdzīga masu apvienošanās un apvienošanās vēsture bija mūsu pašu, un “pārvilka lenti” līdz pašam sākumposmam. Koncentrējoties uz nelielu laukumu, viņi varēja pievienot papildu informāciju par daļiņām un palielināt izšķirtspēju.
“Modelēšana seko vairāk nekā 60 miljonu tumšās vielas un gāzes daļiņu mijiedarbībai. Daudz fizikas nonāk kodējumā - gravitācija un hidrodinamika, zvaigžņu veidošanās un supernovas eksplozijas - un tā ir augstākās izšķirtspējas kosmoloģiskā simulācija, kas jebkad ir darīta šādā veidā, ”sacīja Guedes, kurš šobrīd ir Šveices Federālā tehnoloģiju institūta pēcdoktorantūras pētnieks Cīrihe (ETH Cīrihe).
Tas, kas Erisu atšķir no tā priekšgājējiem, ir spēja “redzēt” ar augstu izšķirtspēju / lielu blīvumu. Tas ļauj izmantot pragmatiskāku pieeju zvaigžņu veidošanai un izvietošanai. Tas ir svarīgs apsvērums, jo supernovas rodas reģionos ar blīvumu un augsta izšķirtspēja ļauj tos ņemt vērā.
"Supernovas rada gāzes aizplūšanu no galaktikas iekšējās daļas, kur citādi tās veidotu vairāk zvaigznes un veidotu lielu izspiešanos," sacīja Madau. "Apkopotas zvaigžņu veidošanās un supernovu enerģijas ievadīšana rada atšķirību šajā simulācijā."
Celies, Eris ... Tavs laiks ir pienācis!
Oriģināls Stāsta avots: Santakrusa Universitātes Ziņas. Turpmākam lasījumam: reālistisku vēlā tipa spirāļu veidošana LCDM Visumā: Erisa simulācija.
