På så mycket tid som det tar att föda mänskligt liv har en superdator och ett forskargrupp vid University of California, Santa Cruz och Institute for Theoretical Physics i Zürich gett upphov till den första simuleringen av fysiken som är involverad i galaxformation som producerade Vintergatan. De namngav sitt barn Eris ...
"Tidigare ansträngningar för att bilda en massiv diskgalax som Vintergatan hade misslyckats, eftersom de simulerade galaxerna slutade med enorma centrala utbuktningar jämfört med storleken på skivan," sade Javiera Guedes, som nyligen fick sin doktorsexamen. i astronomi och astrofysik vid UC Santa Cruz och är först författare till ett papper som har accepterats för publicering i Astrophysical Journal.
Liksom Vintergatan är Eris en härlig spärrgalax - hennes figur och stjärninnehåll lika identiskt som modellering kan göra det. Genom att studera vår egen galax och andra gillar den passar denna simulering formen från alla vinklar. "Vi dissekerade galaxen på många olika sätt för att bekräfta att den passar med observationer," sade Guedes.
Och "sju systrar" var också involverade i projektet. NASA: s toppmoderna Pleiades-superdator tog på sig 1,4 miljoner processortimmar. Men beräkningarna slutade inte där. Simuleringar av superdatorer vid UCSC och Swiss National Supercomputing Center var också inblandade. "Vi tog lite risk att spendera en enorm mängd superdatortid för att simulera en enda galax med extra hög upplösning," sade Madau.
I över två decennier har försök att skapa utvecklingen av en Vintergalax av typen Vintergatan varit precis utanför forskarnas grepp. De kunde bara inte producera rätt form, storlek och befolkning för att passa kända egenskaper. Tack vare detta nya genombrott har stöd för "kall mörk materia" -teorin dominerat och Big Bang-teorin stött. Vad gav Eris kanten? Prova vår nu bättre förståelse av stjärnbildningen.
"Stjärnbildning i verkliga galaxer inträffar på ett klusterat sätt och att reproducera det ur en kosmologisk simulering är svårt," sade Madau. ”Detta är den första simuleringen som kan lösa gasdens moln med hög täthet där stjärnbildningen inträffar, och resultatet är en mjölkvägstyp av galax med en liten bula och en stor skiva. Det visar att det kalla mörka ämnesscenariot, där mörk materia tillhandahåller byggnadsställningar för galaxbildning, kan skapa realistiska skivdominerade galaxer.
Att föda Eris var inte en lätt uppgift. Genom simuleringar med låg upplösning började forskare montera klumpar av mörk materia - och formade dem till galaktiska glorier. Därifrån valde de information om en gloria med liknande mass- och sammanslagningshistorik som vår egen och "spolade in bandet" till dess barndom. Genom att fokusera på ett litet område kunde de lägga till ytterligare partikelinformation och öka upplösningen.
”Simuleringen följer samspelet mellan mer än 60 miljoner partiklar av mörkt material och gas. Mycket fysik går in i koden - tyngdkraft och hydrodynamik, stjärnbildning och supernovaexplosioner - och detta är den högsta upplösning kosmologiska simulering som någonsin har gjorts på detta sätt, ”säger Guedes, som för närvarande är en postdoktorisk forskare vid schweiziska federala tekniska institutet i teknik Zürich (ETH Zürich).
Det som skiljer Eris från sina föregångare är förmågan att "se" i hög upplösning / hög densitet. Detta möjliggör en mer pragmatisk inställning till stjärnbildning och placering. Det är en viktig övervägning, eftersom supernova förekommer i regioner med hög täthet och hög upplösning gör det möjligt att ta hänsyn till dem.
"Supernovaer producerar gasflöden från den inre delen av galaxen, där den annars skulle bilda fler stjärnor och göra en stor bula," sade Madau. "Clustered star formation och energiinjektion från supernovaer gör skillnaden i denna simulering."
Stå upp, Eris ... Din tid har kommit!
Original historikälla: University of Santa Cruz News. För ytterligare läsning: Forma realistiska latexspiraler i ett LCDM-universum: Eris-simuleringen.
