Pirmie IllustrisTNG projekta rezultāti ir publicēti trīs atsevišķos pētījumos, un tie atklāj jaunu gaismu tam, kā melnie caurumi veido kosmosu un kā veidojas un aug galaktikas. Projekts IllustrisTNG sevi dēvē par “Kosmoloģisko hidrodinamisko simulāciju nākamās paaudzes”. Projekts ir nepārtraukta mūsu Visuma hidrodinamisko simulāciju sērija. Tās mērķis ir izprast fiziskos procesus, kas virza galaktiku veidošanos.
IllustriousTNG centrā ir vismodernākais skaitliskais Visuma modelis, kas darbojas ar vienu no visspēcīgākajiem superdatoriem pasaulē: Hazel Hen mašīnu Augstas veiktspējas skaitļošanas centrā Štutgartē, Vācijā. Hazel Hen ir Vācijas ātrākais dators un 19. ātrākais dators pasaulē.
Mūsu pašreizējais kosmoloģiskais modelis liek domāt, ka Visuma masas enerģijas blīvumā dominē tumšā matērija un tumšā enerģija. Tā kā mēs nevaram novērot nevienu no šīm lietām, vienīgais veids, kā pārbaudīt šo modeli, ir spēja precīzi prognozēt to lietu struktūru, kuras mēs redzam, piemēram, zvaigznes, izkliedētā gāze un augošie melnie caurumi. Šīs redzamās lietas ir sakārtotas loksņu, pavedienu un tukšumu kosmiskajā tīklā. To iekšpusē atrodas galaktikas, kas ir kosmiskās struktūras pamatvienības. Lai pārbaudītu mūsu idejas par galaktikas struktūru, mums ir jāizveido detalizētas un reālistiskas imitētas galaktikas, pēc tam tās jāsalīdzina ar reālajām.
ASV un Vācijas astrofiziķi izmantoja IllustrisTNG, lai izveidotu savu Visumu, kuru pēc tam varēja detalizēti izpētīt. IllustrisTNG ļoti spēcīgi korelē ar reālā Visuma novērojumiem, bet ļauj zinātniekiem aplūkot lietas, kas aizklātas mūsu pašu Visumā. Tas līdz šim ir devis ļoti interesantus rezultātus un palīdz atbildēt uz dažiem lieliem jautājumiem kosmoloģijā un astrofizikā.
Kopš esam uzzinājuši, ka galaktiku centros atrodas supermasīvi melnie caurumi (SMBH), tiek plaši uzskatīts, ka tiem ir liela ietekme uz galaktiku attīstību un, iespējams, uz to veidošanos. Tas noveda pie acīmredzamā jautājuma: kā šie SMBH ietekmē galaktikas, kas tos uzņem? Uz to atbildēja izcilais TNG, un Maksa Planka astrofizikas institūta doktora Dilana Nelsona raksts rāda, ka “galaktikas krāsu pārejas galvenais virzītājspēks ir supermasīvas atsauksmes par melnajiem caurumiem tā zemā akcences stāvoklī”.
"Vienīgā fiziskā vienība, kas spēj izdzēst zvaigznes veidošanos mūsu lielajās eliptiskajās galaktikās, ir supermasīvie melnie caurumi to centros." - Dr. Dilans Nelsons, Maksa Planka astrofizikas institūts,
Galaktikas, kas joprojām atrodas zvaigžņu veidošanās fāzē, spilgti spīd jauno zvaigžņu zilajā gaismā. Tad kaut kas mainās un zvaigžņu veidošanās beidzas. Pēc tam galaktikā dominē vecākas, sarkanas zvaigznes, un galaktika pievienojas kapsētai, kas ir pilna ar “sarkanajām un mirušajām” galaktikām. Kā skaidro Nelsons, "vienīgā fiziskā vienība, kas spēj izdzēst zvaigznes veidošanos mūsu lielajās eliptiskajās galaktikās, ir supermasīvie melnie caurumi to centros." Bet kā viņi to dara?
Nelsons un viņa kolēģi to attiecina uz supermasīvajām melnā cauruma atgriezeniskajām saitēm zemas akcences stāvoklī. Tas nozīmē, ka, barojoties ar melno caurumu, tas rada vēju vai triecienvilni, kas no galaktikas izpūš zvaigznes veidojošu gāzi un putekļus. Tas ierobežo zvaigžņu veidošanos nākotnē. Esošās zvaigznes noveco un kļūst sarkanas, un veidojas dažas jaunas zilas zvaigznes.
Jau sen tika domāts, ka lielas galaktikas veidojas, kad pievienojas mazākas galaktikas. Tā kā galaktika kļūst lielāka, tās gravitācija tajā ievelk mazākas galaktikas. Šo sadursmju laikā galaktikas tiek saplēstas. Dažas zvaigznes būs izkliedētas un apmetīsies ahalā ap jauno, lielāku galaktiku. Tam jaunizveidotajai galaktikai vajadzētu būt zemam zvaigžņu gaismas fona mirdzumam. Bet tas ir pareģojums, un šos blāvos mirdzumus ir ļoti grūti novērot.
"Novērotāji tagad var sistemātiski pārbaudīt mūsu prognozes." - Dr. Annalisa Pillepiča (Maksa Planka astrofizikas institūts)
IllustrisTNG spēja precīzāk paredzēt, kādam vajadzētu izskatīties šim mirdzumam. Tas astronomiem sniedz labāku priekšstatu par to, ko meklēt, mēģinot novērot šo bālo zvaigžņu mirdzumu reālajā Visumā. "Novērotāji mūs sistemātiski var pārbaudīt mūsu prognozes," norāda Dr. Annalisa Pillepiča (MPIA), kura vadīja turpmāku IllustrisTNG pētījumu. "Tas dod kritisku pārbaudi hierarhiskās galaktikas veidošanās teorētiskajam modelim."
IllustrisTNG ir pastāvīga simulāciju sērija. Līdz šim ir bijuši trīs IllustrisTNG braucieni, katrs no kuriem rada lielāku simulāciju nekā iepriekšējais. Tie ir TNG 50, TNG 100 un TNG 300. TNG300 ir daudz lielāks nekā TNG50 un ļauj izpētīt lielāku laukumu, kas atklāj norādes par liela mēroga struktūru. Lai arī TNG50 ir daudz mazāks, tajā ir daudz precīzākas detaļas. Tas sniedz mums detalizētāku pārskatu par galaktiku strukturālajām īpašībām un detalizētu gāzes struktūru ap galaktikām. TNG100 atrodas kaut kur pa vidu.
IllustrisTNG nav pirmā kosmoloģiskā hidrodinamiskā simulācija. Pie citiem pieder Eagle, Horizon-AGN un IllustrisTNG priekšgājējs Illustris. Viņi ir parādījuši, cik spēcīgi var būt šie paredzamie teorētiskie modeļi. Tā kā mūsu datori kļūst jaudīgāki un līdz ar tiem palielinās arī mūsu izpratne par fiziku un kosmoloģiju, šāda veida simulācijas sniegs lielākus un detalizētākus rezultātus.
