За стільки часу, скільки потрібно для народження людського життя, суперкомп'ютер та група дослідників Каліфорнійського університету Санта-Крус та Інституту теоретичної фізики в Цюріху дали початок першому моделюванню фізики, що займається утворення галактики, що породило Чумацький Шлях. Вони назвали свою дитину Ерісом ...
"Попередні зусилля щодо формування масивної дискової галактики на зразок Чумацького Шляху зазнали невдач, тому що імітовані галактики закінчилися величезними центральними опуклостями порівняно з розміром диска", - сказала Хав'єра Гедес, яка нещодавно здобула ступінь доктора філософії. в галузі астрономії та астрофізики в Санта-Крус і є першим автором статті, яка була прийнята для публікації в Astrophysical Journal.
Як і Чумацький Шлях, Еріс - це прекрасна спіральна галактика із забороненою фігурою - її фігура та зірковий вміст так само ідентичні, як і моделювання. Вивчаючи нашу власну галактику та інших подібних їй, це моделювання підходить для форми з будь-якого кута. "Ми розсікали галактику багатьма різними способами, щоб підтвердити, що вона відповідає спостереженням", - сказав Гедес.
І в проекті також було залучено «сім сестер». Сучасний суперкомп'ютер Плеяди NASA взяв на себе завдання 1,4 мільйона процесорних годин. Але розрахунки на цьому не зупинилися. Були також задіяні симуляції суперкомп'ютерів у UCSC та Швейцарському національному центрі суперкомп'ютерів. "Ми ризикували витратити величезну кількість суперкомп'ютерного часу для імітації однієї галактики із надзвичайно високою роздільною здатністю", - сказав Мадау.
Понад два десятиліття спроби створити еволюцію галактики типу Чумацький Шлях були лише поза межами дослідників. Вони просто не змогли створити належну форму, розмір та сукупність, щоб відповідати відомим властивостям. Завдяки цьому новому прориву переважала підтримка теорії «холодної темної матерії» та підтримана теорія Великого вибуху. Що дало Ерісу перевагу? Спробуйте наше тепер краще розуміння утворення зірок.
"Формування зірок у реальних галактиках відбувається кластерно, і відтворити це з космологічного моделювання важко", - сказав Мадау. "Це перше моделювання, яке здатне вирішити хмари з високою щільністю газу, де відбувається утворення зірок, і в результаті виходить галактика типу Чумацький Шлях з невеликим опуклістю та великим диском. Це показує, що сценарій холодної темної матерії, де темна матерія забезпечує риштування для утворення галактик, здатний генерувати реалістичні галактики, що переважають на дисках ».
Народження Еріса було непростим завданням. За допомогою симуляцій з низькою роздільною здатністю дослідники почали збирати грудки темної речовини - формуючи їх у галактичні ореоли. Звідти вони відібрали інформацію про ореол з подібною масою та історією злиття на нашу власну, і «перемотали стрічку» до її зародження. Зосередившись на невеликій площі, вони змогли додати додаткову інформацію про частинки та посилити роздільну здатність.
«Моделювання відбувається за взаємодією понад 60 мільйонів частинок темної речовини та газу. Багато фізики переходить до коду - гравітації та гідродинаміки, утворення зірок та вибухів наднових - і це космологічне моделювання найвищої роздільної здатності, яке коли-небудь робилося таким чином ", - сказав Гедес, який зараз є докторантом Швейцарського федерального технологічного інституту в Цюріх (ETH Zurich).
Що відрізняє Eris від своїх попередників, це здатність «бачити» високу роздільну здатність / високу щільність. Це дозволяє зробити більш прагматичний підхід до формування та розміщення зірок. Це важливо, оскільки наднови зустрічаються в регіонах з високою щільністю, а висока роздільна здатність дозволяє враховувати їх.
"Супернові утворюють відпливи газу з внутрішньої частини галактики там, де в іншому випадку вони утворюють більше зірок і створюють велику опуклість", - сказав Мадау. "Кластеризовані утворення зірок і вприскування енергії з наднових впливають на це моделювання".
Вставай, Ерісе ... Прийшов твій час!
Оригінальне джерело історії: Новини університету Санта-Крус. Для подальшого читання: Формування реалістичних спіралей пізнього типу у Всесвіті РКМ: Моделювання Еріса.
