Модельоване зображення, що показує розподіл речовини у Всесвіті. Кредит зображення: MPG. Натисніть, щоб збільшити
Консорціум «Діва», міжнародна група астрофізиків з Великобританії, Німеччини, Японії, Канади та США, опублікував сьогодні (2 червня) перші результати найбільшого і найбільш реалістичного моделювання зростання космічної структури та утворення галактик і квазари. У праці, опублікованій в "Природах", консорціум "Діва" показує, як порівняння таких імітованих даних з великими спостереженнями спостережень дозволяє виявити фізичні процеси, що лежать в основі накопичення реальних галактик і чорних дір.
«Моделювання тисячоліття» використовувало понад 10 мільярдів частинок речовини, щоб простежити еволюцію розподілу речовини в кубічному регіоні Всесвіту протягом 2 мільярдів світлових років на стороні. Він зберігав головний суперкомп'ютер у Суперкомп'ютерному центрі Товариства Макса Планка в місті Гарчінг, Німеччина, який займав більше місяця. Застосовуючи складні методи моделювання до 25 Терабайт (25 мільйонів мегабайт) збереженого випуску, вчені-Діви можуть відтворити еволюційні історії для приблизно 20 мільйонів галактик, які населяють цей величезний об'єм, і для надмасивних чорних дір, які періодично сприймаються як квазари в їхніх серцях .
Телескопи, чутливі до мікрохвиль, змогли зобразити Всесвіт безпосередньо, коли йому було лише 400 000 років. Єдиною на той час будовою були слабкі брижі в інакше рівномірному морі речовини та випромінювання. Пізніше гравітаційно керована еволюція перетворила ці брижі на надзвичайно багату структуру, яку ми бачимо сьогодні. Саме цьому зростанню призначено Моделювання тисячоліття, з подвійними цілями перевірити, чи відповідає ця нова парадигма космічної еволюції тому, що ми бачимо, та вивчити складну фізику, що породила галактики та їх центральні чорні діри .
Останні досягнення космології свідчать про те, що в даний час близько 70 відсотків нашого Всесвіту складається з Темної енергії, таємничого силового поля, яке змушує її все швидше розширюватися. Приблизно одна чверть, очевидно, складається з Холодної Темної Матерії, нового виду елементарної частинки, яка ще не виявлена безпосередньо на Землі. Лише близько 5 відсотків складається із звичайної атомної речовини, з якою ми знайомі, більшість із яких складається з водню та гелію. Всі ці компоненти обробляються в симуляції тисячоліття.
У своїй статті про природу вчені Діви використовують Моделювання тисячоліття для дослідження раннього зростання чорних дір. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) виявив ряд дуже віддалених і дуже яскравих квазарів, які, здається, містять чорні діри щонайменше в мільярд разів масивніші, ніж Сонце в той час, коли Всесвіт була меншою за десяту частину теперішнього віку.
"Багато астрономів вважали, що це неможливо примирити з поступовим зростанням структури, передбаченим стандартною картиною", - говорить доктор Волкер Спрингел (Інститут астрофізики Макса Планка, Гарчінг), лідер проекту "Тисячоліття" і перший автор статті " , коли ми випробували моделювання нашого галактики та квазарів, ми виявили, що кілька масивних чорних дір утворюються досить рано, щоб врахувати ці дуже рідкісні квазари SDSS. Їх галактичні хости вперше з'являються в даних тисячоліття, коли Всесвіту лише кілька сотень мільйонів років, і до сьогоднішнього дня вони стали наймасовішими галактиками в центрах найбільших скупчень галактик. "
Для професора Карлоса Френка (Інституту обчислювальної космології Університету Дарема), керівника Діви у Великобританії, найцікавішим аспектом попередніх результатів є той факт, що Моделювання тисячоліття вперше демонструє, що характерні закономірності відбилися на цьому питанні розподіл у ранні епохи і видимий безпосередньо на мікрохвильових картах, все ж повинен бути присутнім і повинен бути виявлений у спостережуваному розподілі галактик. "Якщо ми зможемо достатньо добре виміряти баріонові хихикання", - каже проф. Френк, - тоді вони дадуть нам стандартний вимірювальний стрижень для характеристики геометрії та історії розширення Всесвіту і так дізнаємось про природу Темної енергії ".
"Ці симуляції дають приголомшливі зображення і є важливою віхою в нашому розумінні того, як формувався ранній Всесвіт". сказав генеральний директор PPARC, професор Річард Уейд. "Моделювання тисячоліття - це яскравий приклад взаємодії теорії та експерименту в астрономії, оскільки останні спостереження за астрономічними об'єктами можуть бути використані для перевірки прогнозів теоретичних моделей історії Всесвіту".
Найцікавіші та наймасштабніші програми імітації тисячоліття все ще мають бути на думку професора Саймона Уайта (Інституту астрофізики Макса Планка), який очолює зусилля Діви в Німеччині. "Нові наглядові кампанії дають нам інформацію про небувалу точність щодо властивостей галактик, чорних дір та масштабної структури нашої Всесвіту", - зазначає він. «Наша здатність передбачати наслідки наших теорій повинна досягати відповідного рівня точності, якщо ми хочемо ефективно використовувати ці опитування, щоб дізнатися про походження та природу нашого світу. Моделювання тисячоліття - це унікальний інструмент для цього. Наше найбільше завдання зараз - зробити свою потужність доступною для астрономів скрізь, щоб вони могли вставити власну моделюючу галактику та квазар, щоб інтерпретувати власні спостереження. "
Оригінальне джерело: Новини PPARC
