За столько времени, сколько потребуется для рождения человеческой жизни, суперкомпьютер и команда исследователей из Университета Калифорнии в Санта-Крузе и Института теоретической физики в Цюрихе дали начало первому моделированию физики, связанной с формирование галактики, которая произвела Млечный путь. Они назвали своего ребенка Эрис ...
«Предыдущие усилия по формированию массивной дисковой галактики, такой как Млечный путь, потерпели неудачу, потому что моделируемые галактики заканчивались огромными центральными выпуклостями по сравнению с размером диска», - сказала Хавьера Гуэдес, которая недавно получила степень доктора философии. в астрономии и астрофизике в Калифорнийском университете в Санта-Крузе и является первым автором статьи, которая была принята для публикации в Astrophysical Journal.
Как и Млечный Путь, Эрида - прекрасная спиральная галактика с зазубринами - ее фигура и звездное содержание настолько же идентичны, насколько это возможно для моделирования. Изучая нашу собственную галактику и тому подобное, эта симуляция подходит под форму со всех сторон. «Мы рассекали галактику разными способами, чтобы подтвердить, что она соответствует наблюдениям», - сказал Гедес.
И «семь сестер» тоже были вовлечены в проект. Ультрасовременный суперкомпьютер НАСА Pleiades занял 1,4 миллиона процессорных часов. Но расчеты на этом не остановились. Также были задействованы симуляции на суперкомпьютерах в UCSC и Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре. «Мы рисковали, тратя огромное количество времени на суперкомпьютеры для моделирования одной галактики с очень высоким разрешением», - сказал Мадау.
На протяжении более двух десятилетий попытки создания эволюции галактики типа Млечного Пути были просто вне досягаемости исследователей. Они просто не смогли произвести правильную форму, размер и население, чтобы соответствовать известным свойствам. Благодаря этому новому прорыву преобладала поддержка теории «холодной темной материи» и теория Большого взрыва. Что дало Эриде преимущество? Попробуйте наше лучшее понимание звездообразования.
«Звездообразование в реальных галактиках происходит кластерно, и воспроизвести это из космологического моделирования трудно», - сказал Мадау. «Это первое моделирование, которое способно разрешить облака газа высокой плотности, где происходит звездообразование, и в результате получается галактика типа Млечного Пути с небольшой выпуклостью и большим диском. Это показывает, что сценарий холодной темной материи, где темная материя обеспечивает леса для формирования галактики, способен генерировать реалистичные галактики с доминированием диска ».
Рождение Эриды не было легкой задачей. С помощью моделирования низкого разрешения исследователи начали собирать скопления темной материи, превращая их в галактические гало. Оттуда они отобрали информацию о гало с историей массовых слияний и поглощений, с которой мы сталкивались, и «перемотали ленту» в зародыше. Сосредоточившись на небольшой области, они смогли добавить дополнительную информацию о частицах и увеличить разрешение.
«Моделирование отслеживает взаимодействие более 60 миллионов частиц темной материи и газа. Большая часть физики идет в коде - гравитация и гидродинамика, звездообразование и взрывы сверхновых - и это космологическое моделирование самого высокого разрешения, когда-либо сделанное таким образом », - сказал Гедес, который в настоящее время работает в докторантуре в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрих (ETH Zurich).
Что отличает Eris от своих предшественников, это способность «видеть» в высоком разрешении / высокой плотности. Это позволяет более прагматично подходить к формированию и размещению звезд. Это важное соображение, потому что сверхновые возникают в областях высокой плотности, а высокое разрешение позволяет их принимать во внимание.
«Сверхновые производят потоки газа из внутренней части галактики, где в противном случае образуется больше звезд и образуется большая выпуклость», - сказал Мадау. «Кластерное звездообразование и инжекция энергии сверхновых вносят изменения в это моделирование».
Восстань, Эрис ... Твое время пришло!
Оригинальная история Источник: Университет новостей Санта-Крус. Для дальнейшего чтения: Формирование реалистичных спиралей последнего типа во вселенной LCDM: моделирование Eris.
