Halos gått MAD

Pin
Send
Share
Send

En av framgångarna med universumets MCDM-modell är förmågan för modeller att skapa strukturer med skalor och fördelningar som liknar dem vi ser i Space Magazine. Medan datorsimuleringar kan återskapa numeriska universum i en ruta, är det en utmaning i sig själv att tolka dessa matematiska tillnärmningar. För att identifiera komponenterna i det simulerade rymden har astronomer varit tvungna att utveckla verktyg för att söka efter struktur. Resultaten har varit nästan 30 oberoende datorprogram sedan 1974. Var och en lovar att avslöja den formande strukturen i universumet genom att hitta regioner där mörka materiel-glorier bildas. För att testa dessa algoritmer arrangerades en konferens i Madrid, Spanien under maj 2010 med titeln "Haloes going MAD" där 18 av dessa koder sattes på provet för att se hur bra de staplade upp.

Numeriska simuleringar för universum, som den berömda Millennium Simulation, börjar med ingenting mer än "partiklar". Även om dessa utan tvekan var små på en kosmologisk skala, representerar sådana partiklar klumpar av mörk materia med miljoner eller miljarder solmassor. När tiden går framåt får de interagera med varandra efter regler som sammanfaller med vår bästa förståelse av fysik och arten av sådan materia. Detta leder till ett universum under utveckling som astronomer måste använda de komplicerade koderna för att lokalisera konglomerationerna av mörk materia inuti vilken galaxer skulle bildas.

En av de viktigaste metoderna som sådana program använder är att söka efter små överdensiteter och sedan växa ett sfäriskt skal runt det tills tätheten faller till en försumbar faktor. De flesta kommer sedan att beskära partiklarna inom volymen som inte är gravitationellt bundna för att se till att detekteringsmekanismen inte bara utnyttjade en kort, kortvarig kluster som kommer att falla isär i tid. Andra tekniker involverar sökning i andra fasutrymmen efter partiklar med liknande hastigheter alla i närheten (ett tecken på att de har blivit bundna).

För att jämföra hur var och en av algoritmerna presterade, genomfördes de genom två test. Den första, involverade en serie med avsiktligt skapade mörka ämnen halo med inbäddade sub-halo. Eftersom partikelfördelningen avsiktligt placerades, bör utgången från programmen hitta rätt halos centrum och storlek. Det andra testet var en fullgod universumsimulering. I detta skulle den faktiska distributionen inte vara känd, men den stora storleken gör det möjligt att jämföra olika program på samma datauppsättning för att se hur de tolkade en gemensam källa på liknande sätt.

I båda testerna presterade alla fundare generellt bra. I det första testet fanns det några avvikelser baserade på hur olika program definierade platserna för haloerna. Vissa definierade den som toppen i densitet, medan andra definierade den som ett centrum av massan. När man letade efter sub-gloser verkade de som använde fasrymmetoden kunna påvisa mindre formationer, men upptäckte inte alltid vilka partiklar i klumpen som faktiskt var bundna. För full simulering överensstämde alla algoritmer exceptionellt bra. På grund av simuleringens natur var små vågar inte väl representerade så förståelsen för hur var och en upptäcker dessa strukturer var begränsad.

Kombinationen av dessa test gynnade inte en specifik algoritm eller metod framför någon annan. Det avslöjade att var och en fungerar generellt bra med avseende på varandra. Förmågan för så många oberoende koder med oberoende metoder innebär att resultaten är extremt robusta. Den kunskap de förmedlar om hur vår förståelse av universum utvecklas gör det möjligt för astronomer att göra grundläggande jämförelser med det observerbara universum för att testa sådana modeller och teorier.

Resultaten av detta test har sammanställts till ett papper som planeras för publicering i ett kommande nummer av de månatliga meddelandena från Royal Astronomical Society.

Pin
Send
Share
Send