Σε όσο χρόνο χρειάζεται για τη γέννηση της ανθρώπινης ζωής, ένας υπερυπολογιστής και μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, το Santa Cruz, και το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στη Ζυρίχη, οδήγησαν στην πρώτη προσομοίωση της φυσικής που εμπλέκεται στο σχηματισμός γαλαξίας που παρήγαγε τον Γαλαξία. Ονόμασαν το παιδί τους Έρις…
«Οι προηγούμενες προσπάθειες για να σχηματίσουν έναν τεράστιο γαλαξία δίσκου όπως ο Γαλαξίας μας είχαν αποτύχει, επειδή οι προσομοιωμένοι γαλαξίες κατέληξαν σε τεράστια κεντρικά εξογκώματα σε σύγκριση με το μέγεθος του δίσκου», δήλωσε η Javiera Guedes, η οποία κέρδισε πρόσφατα το διδακτορικό της. στην αστρονομία και την αστροφυσική στο UC Santa Cruz και είναι ο πρώτος συγγραφέας μιας εργασίας που έγινε αποδεκτή για δημοσίευση στο Astrophysical Journal.
Όπως και ο Γαλαξίας, η Έρις είναι ένας υπέροχος σπειροειδής γαλαξίας με φραγμούς - η μορφή και το αστέρι της είναι τόσο όμοια με τη μοντελοποίηση. Μελετώντας τον δικό μας γαλαξία και άλλους που τον αρέσουν, αυτή η προσομοίωση ταιριάζει στο καλούπι από κάθε γωνία. «Ανατομήσαμε τον γαλαξία με πολλούς διαφορετικούς τρόπους για να επιβεβαιώσουμε ότι ταιριάζει με τις παρατηρήσεις», δήλωσε ο Guedes.
Και «επτά αδελφές» συμμετείχαν επίσης στο έργο. Ο υπερσύγχρονος υπερυπολογιστής της NASA ανέλαβε το έργο 1,4 εκατομμυρίων ωρών επεξεργαστή. Αλλά οι υπολογισμοί δεν σταμάτησαν εκεί. Συμμετείχαν επίσης προσομοιώσεις για υπερυπολογιστές στο UCSC και στο Ελβετικό Εθνικό Κέντρο Υπερυπολογιστών. «Αναλάβαμε κάποιο ρίσκο να ξοδέψουμε ένα τεράστιο χρόνο από υπερυπολογιστές για να προσομοιώσουμε έναν γαλαξία με εξαιρετικά υψηλή ανάλυση», δήλωσε ο Μαντάου.
Για πάνω από δύο δεκαετίες, οι προσπάθειες δημιουργίας της εξέλιξης ενός γαλαξία τύπου Γαλαξίας ήταν λίγο έξω από την αντίληψη των ερευνητών. Απλώς δεν ήταν σε θέση να παράγουν το κατάλληλο σχήμα, μέγεθος και πληθυσμό για να ταιριάζουν με γνωστές ιδιότητες. Χάρη σε αυτήν τη νέα ανακάλυψη, επικράτησε η υποστήριξη για τη θεωρία της «ψυχρής σκοτεινής ύλης» και η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Τι έδωσε στον Έρις το προβάδισμα; Δοκιμάστε το τώρα καλύτερα κατανοητό αστέρι μας.
«Ο σχηματισμός των αστεριών στους πραγματικούς γαλαξίες συμβαίνει με ομαδοποιημένο τρόπο και για να αναπαραχθεί ότι από μια κοσμολογική προσομοίωση είναι δύσκολη», είπε ο Μαντάου. «Αυτή είναι η πρώτη προσομοίωση που μπορεί να επιλύσει τα σύννεφα αερίου υψηλής πυκνότητας όπου συμβαίνει σχηματισμός αστεριών και το αποτέλεσμα είναι ένας γαλαξίας τύπου Γαλαξίας με ένα μικρό εξογκώματα και έναν μεγάλο δίσκο. Δείχνει ότι το σενάριο της ψυχρής σκοτεινής ύλης, όπου η σκοτεινή ύλη παρέχει το ικρίωμα για σχηματισμό γαλαξιών, είναι σε θέση να δημιουργήσει ρεαλιστικούς γαλαξίες που κυριαρχούνται από δίσκους. "
Η γέννηση του Έρις δεν ήταν εύκολη υπόθεση. Μέσα από προσομοιώσεις χαμηλής ανάλυσης, οι ερευνητές άρχισαν να συγκεντρώνουν συσσωματώματα σκοτεινής ύλης - διαμορφώνοντάς τα σε γαλαξιακά φωτοστέφανα. Από εκεί επέλεξαν πληροφορίες σχετικά με ένα φωτοστέφανο με παρόμοια ιστορία μάζας και συγχώνευσης με τη δική μας και «ξαναβρήκαν την ταινία» μέχρι την παιδική της ηλικία. Εστιάζοντας σε μια μικρή περιοχή, μπόρεσαν να προσθέσουν επιπλέον πληροφορίες σωματιδίων και να επιταχύνουν την ανάλυση.
«Η προσομοίωση ακολουθεί τις αλληλεπιδράσεις περισσότερων από 60 εκατομμυρίων σωματιδίων σκοτεινής ύλης και αερίου. Πολλή φυσική πηγαίνει στον κώδικα - βαρύτητα και υδροδυναμική, σχηματισμός αστεριών και εκρήξεις σουπερνόβα - και αυτή είναι η κοσμολογική προσομοίωση υψηλότερης ανάλυσης που έχει γίνει ποτέ με αυτόν τον τρόπο ", δήλωσε ο Guedes, ο οποίος είναι σήμερα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στο Ζυρίχη (ETH Ζυρίχη).
Αυτό που ξεχωρίζει την Eris από τους προκατόχους της είναι η ικανότητα «να βλέπει» σε υψηλή ανάλυση / υψηλή πυκνότητα. Αυτό επιτρέπει μια πιο ρεαλιστική προσέγγιση στον σχηματισμό και την τοποθέτηση των αστεριών. Είναι ένα σημαντικό ζήτημα, επειδή το σουπερνόβα εμφανίζεται σε περιοχές υψηλής πυκνότητας και η υψηλή ανάλυση τους επιτρέπει να ληφθούν υπόψη.
«Οι σουπερνόβα παράγουν εκροές αερίου από το εσωτερικό μέρος του γαλαξία, όπου διαφορετικά θα σχηματίζουν περισσότερα αστέρια και θα δημιουργούν μια μεγάλη διόγκωση», δήλωσε ο Μαντάου. "Ο σχηματισμός αστεριών και η ένεση ενέργειας από σουπερνόβα κάνουν τη διαφορά σε αυτήν την προσομοίωση."
Σήκω, Έρις… Ήρθε η ώρα σου!
Πρωτότυπη ιστορία Πηγή: Ειδήσεις του Πανεπιστημίου της Santa Cruz. Για περαιτέρω ανάγνωση: Διαμόρφωση ρεαλιστικών σπειρών αργού τύπου σε ένα σύμπαν LCDMM: Η προσομοίωση Eris.
