Изследователите са направили едно от най-сложните астрофизични изчисления, за да представят 13,8 милиарда години история в малко кубче на космоса. Благодарение на това те са наблюдавали нови свойства на галактиките

Свързани новини

Нека си представим за момент, че цялата Вселена е човек. Човечеството се е родило, когато този човек вече е зрял и зрял, но ние се интересуваме да знаем какви са били юношеството, детството и раждането му, преди 13,8 милиарда години. За да разберем, не можем да пътуваме назад във времето, но можем да погледнем с нашите инструменти възможно най-далеч, за да уловим светлината, която отдалечените галактики са излъчвали преди милиарди години, когато този човек е бил по-млад. По този начин, наред с други неща, космолозите се опитват да разберат еволюцията на Вселената: как материята се кондензира, кога Вселената става прозрачна, къде и защо масата се натрупва на места, докато пространството-времето се разширява. И също как се раждат семената на звездите и галактиките, първите черни дупки, как и кога са починали първите звезди или как галактиките стареят.

пред

В края на краищата всички тези сложни и очарователни явления, които изглеждат плод на фантазията, са реални, те са от другата страна на обикновен телескоп и те обясняват откъде идваме и къде живеем. Две проучвания, публикувани тази седмица в „Месечни известия на Кралското астрономическо общество“, положиха големи усилия да реконструират историята на Вселената. Учените от Института по астрофизика и астрономия на Макс Планк (Германия) са направили това най-пълната симулация в историята на целия живот на Вселената, възпроизвеждайки общата му еволюция, но и раждането на звезди и галактики. Работата е емулирала еволюцията на 20 000 милиона частици и е поискала участието на 16 000 ядра от суперкомпютъра Hazel Hen, 24 часа в денонощието, всеки ден в седмицата, през цялата година.

Миниатюрна вселена

Резултатът от цялата тази работа е TNG50, най-подробната мащабна космологична симулация до момента. Освен това този модел за първи път разкри, че геометрията на космическите газови потоци около галактиките определя тяхната структура и обратно. Освен това ни позволи да наблюдаваме как галактиките придобиват сплесканата си структура с течение на времето от аморфни газови облаци.

Добродетелта на TNG50 е да комбинира две симулации: едната, която представлява еволюцията на цялата Вселена в „кутия“, а другата, която е успяла да слезе до високо ниво на детайлност, да, с цената на голямата инвестиция в ресурси на суперкомпютър. Всъщност това е едно от най-сложните астрофизични изчисления, правени някога.

Резултатът е симулация на "куб" на Вселената 230 милиона светлинни години отстрани, с възможност за разпознаване на събития с разделителна способност от милион години. Освен това TNG50 проследява еволюцията на хиляди галактики и 20 милиарда частици, представляващи тъмна материя, звезди, космически газ, магнитни полета и свръхмасивни черни дупки за период от 13,8 милиарда години.

Възникващи свойства във Вселената

"Числени експерименти като този са особено успешни, когато получавате повече, отколкото инвестирате", каза в изявление Дилън Нелсън, съдиректор на изследователската работа с Анналиса Пилепич. «В нашата симулация, виждали сме явления, които не са били изрично програмирани в кода. Те просто са се появили естествено, поради сложното взаимодействие на основните физически съставки на нашия модел на Вселената.

Всъщност симулацията TNG50 отразява две възникващи поведения, без да е програмирана за него. Единият е образуване на въртящи се галактически дискове от големи, хаотични газови облаци в ранните времена. Другото е генериране на силни газови "ветрове" произхожда от свръхнови и свръхмасивни черни дупки.

Раждането на галактиките

Първият феномен показва как аморфните облаци се изравняват, въртят и образуват спирални галактики. Освен това, според Анналиса Пилепич, работата показва как през последните 10 милиарда години галактиките се изравняват и тяхната хаотична структура е значително подредена: „Вселената беше много по-хаотична, когато беше само на няколко милиарда години!“, - каза изследователят.

Освен това, ако в по-ранни времена галактиките са излъчвали газови струи във всички посоки, поради активността на свръхновите и свръхмасивните черни дупки, с течение на времето тези потоци са били склонни да се ориентират, докато не се съдържат в два големи конуса, в центъра на които е самата галактика.

Галактически източници

В допълнение, в симулацията се наблюдава как потокът на тези струи се забавя в резултат на изтеглянето на ореолите на тъмната материя. Така че до там, че струите се връщат назад и падат в периферията на галактиките, сякаш са източник, позволяващ рециклирането на тази материя и тази енергия. Всъщност, според авторите, тези струи насърчават галактиката с форма на диск, а самият диск насърчава образуването на тези фонтани.

Резултатите от тези две изследвания вече са интересни сами по себе си, но в бъдеще данните от симулацията TNG50 ще бъдат достъпни за всички астрономи. Следователно авторите на тези изследвания се надявам, че могат да бъдат открити нови възникващи свойства на Вселената. Те със сигурност ще помогнат да разберем вълнуващата история на мястото, където живеем.