Перші результати проекту IllustrisTNG були опубліковані в трьох окремих дослідженнях, і вони проливають нове світло про те, як чорні діри формують космос, і як галактики формуються і ростуть. Проект IllustrisTNG називає себе «Наступним поколінням космологічних гідродинамічних моделювань». Проект - це поточна серія масових гідродинамічних моделювань нашого Всесвіту. Її мета - зрозуміти фізичні процеси, які рухають утворення галактик.
В основі IllustriousTNG - це найсучасніша чисельна модель Всесвіту, що працює на одному з найпотужніших суперкомп'ютерів у світі: машині Hazel Hen у високоефективному обчислювальному центрі в Штутгарті, Німеччина. Hazel Hen - це найшвидший комп'ютер у Німеччині та 19-ий найшвидший у світі.
Наша сучасна космологічна модель дозволяє припустити, що у щільності маси та енергії Всесвіту переважають темна речовина та темна енергія. Оскільки ми не можемо спостерігати жодну з цих речей, єдиний спосіб перевірити цю модель - це можливість зробити точні прогнози щодо структури речей, які ми можемо бачити, наприклад, зірки, дифузний газ та чорні діри. Ці видимі речі організовані в космічну павутину простирадлів, ниток та порожнеч. Всередині це галактики, які є основними одиницями космічної будови. Щоб перевірити наші уявлення про галактичну структуру, ми повинні скласти деталізовані та реалістичні імітовані галактики, а потім порівняти їх із реальними.
Астрофізики в США та Німеччині використовували IllustrisTNG для створення власного Всесвіту, який потім можна було б детально вивчити. IllustrisTNG дуже сильно співвідноситься зі спостереженнями реального Всесвіту, але дозволяє вченим дивитись на речі, які затуманено у нашому Всесвіті. Це призвело до нині дуже цікавих результатів і допомагає відповісти на деякі великі питання космології та астрофізики.
З тих пір, як ми дізналися, що галактики розміщують у своїх центрах надмасивні чорні діри (СМББ), існує широка думка, що вони мають глибокий вплив на еволюцію галактик і, можливо, на їх формування. Це призвело до очевидного питання: як ці СМБК впливають на галактики, які їх розміщують? Промовистий TNG мав намір відповісти на це, і доктор Ділан Нельсон з Інституту астрофізики Макса Планка показує, що «основний рушій галактичного переходу кольорів - це надмасивний зворотний зв'язок чорного отвору в його низькому стані».
"Єдине фізичне утворення, здатне гасити утворення зірок у наших великих еліптичних галактиках, - це надмасивні чорні діри в їх центрах". - Доктор Ділан Нельсон, Інститут астрофізики Макса Планка,
Галактики, які ще перебувають у фазі утворення зірок, яскраво сяють у синьому світлі їхніх молодих зірок. Потім щось змінюється і утворення зірки закінчується. Після цього в галактиці переважають старші, червоні зірки, і галактика приєднується до кладовища, повного "червоних і мертвих" галактик. Як пояснює Нельсон, "Єдине фізичне утворення, здатне гасити утворення зірок у наших великих еліптичних галактиках, - це надмасивні чорні діри в їх центрах". Але як вони це роблять?
Нельсон та його колеги відносять це до надмасивних зворотних зв'язків із чорною дірою у низькому стані. Це означає, що в міру живлення чорної діри вона створює вітер або ударну хвилю, яка видуває газоподібний газ і пил із галактики. Це обмежує майбутнє утворення зірок. Існуючі зірки старіють і стають червоними, а кілька нових синіх зірок утворюються.
Давно вважається, що великі галактики утворюються, коли об'єднуються менші галактики. Із збільшенням галактики її сила тяжіння втягує в неї більше менших галактик. Під час цих зіткнень галактики розриваються на частини. Деякі зірки будуть розсіяні і проживатимуть у ореолі навколо нової, більшої галактики. Це повинно надати новоствореній галактиці слабке фонове сяйво зоряного світла. Але це передбачення, і ці бліді світіння дуже важко спостерігати.
"Наші прогнози тепер можуть систематично перевірятися спостерігачами". - доктор Анналіса Піллепіч (Інститут астрофізики Макса Планка)
IllustrisTNG змогла точніше передбачити, як має виглядати це світіння. Це дає астрономам краще уявлення, на що звернути увагу, коли вони намагаються спостерігати це бліде зоряне сяйво у реальній Всесвіті. "Наші прогнози тепер можуть систематично перевірятися спостерігачами", - вказує доктор Анналіса Піллепіч (MPIA), яка очолила подальше дослідження IllustrisTNG. "Це дає критичний тест для теоретичної моделі формування ієрархічної галактики".
IllustrisTNG - це поточна серія симуляцій. Поки що було три запуски IllustrisTNG, кожен з яких створював більшу імітацію, ніж попередній. Це TNG 50, TNG 100 і TNG 300. TNG300 набагато більший, ніж TNG50, і дозволяє вивчати більшу площу, що дозволяє виявити підказки про масштабну структуру. Хоча TNG50 набагато менший, він має набагато більш точні деталі. Це дає нам більш детальний погляд на структурні властивості галактик та детальну структуру газу навколо галактик. TNG100 десь посередині.
IllustrisTNG - це не перше космологічне гідродинамічне моделювання. До інших належать Ігл, Горизонт-AGN та попередник IllustrisTNG, Illustris. Вони показали, наскільки потужними можуть бути ці теоретичні моделі прогнозування. У міру того, як наші комп’ютери зростають потужнішими, а наше розуміння фізики та космології зростає разом із ними, ці типи моделювання дадуть більші та детальні результати.
