Ученые из Германии и США обнародовали результаты недавно завершенных, современных моделирование эволюции галактик. TNG50 является наиболее подробные крупномасштабные космологические моделирования еще. Это позволяет исследователям изучать в деталях, как формируются галактики и как они развивались вскоре после Большого Взрыва. Впервые показано, что геометрия космические потоки газа вокруг галактик определяет структуры галактик, и наоборот. Исследователи публикуют свои результаты в двух статьях в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества.
Астрономы работает космологического моделирования лица фундаментальном компромиссе: с конечной вычислительной мощности, типичный моделирования до сих пор были либо очень подробные и охватили большой объем виртуального пространства, но до сих пор не в состоянии сделать оба. Детальное моделирование с ограниченными объемами может модель не более нескольких галактик, делая статистические вычеты сложно. Большой объем моделирования, в свою очередь, как правило, не хватает деталей, необходимых для воспроизводства многих мелких свойств, которые мы наблюдаем в нашей собственной Вселенной, сокращения их предсказательную силу.
Моделирование TNG50, который только что был опубликован, удается избежать такого компромисса. Впервые, он сочетает в себе идею крупномасштабной космологической моделирование — Вселенная в коробке-с разрешением вычислений «зум» моделирование на таком уровне детализации, которые только было возможно ранее для исследования отдельных галактик.
В моделируемой куб пространства, который составляет более 230 миллионов световых лет в поперечнике, TNG50 может различать физические явления, которые происходят в миллион раз меньших масштабах, отслеживание одновременной эволюцией тысяч галактик на протяжении 13,8 миллиардов лет космической истории. Он делает это более чем на 20 миллиардов частиц, представляющих темной (невидимой) материи, звезд, космического газа, магнитных полей, и сверхмассивные черные дыры. Сам расчет необходимых 16,000 ядер лещины суперкомпьютер Курица в Штутгарте, работая совместно, 24/7, за более чем год, что эквивалентно пятнадцати тысяч лет на одном процессоре, что делает его одним из самых сложных астрофизических расчетов на сегодняшний день.
Первые научные результаты от TNG50 публикуются командой во главе с доктором Аннализа Pillepich (Институт Макса Планка по астрономии, Гейдельберг) и доктор Дилан Нельсон (Институт Макса Планка по астрофизике, Гархинг) и выявить непредвиденные физические явления. По словам Нельсона: «численные эксперименты такого рода особенно успешным, когда вы получаете больше, чем вы вложили. В нашей модели, мы видим явления, которые не были явно запрограммированы в код симуляции. Эти явления возникают естественным образом, от сложной взаимосвязи основных физических компонентов нашей модели Вселенной».
TNG50 имеет два ярких примера для такого рода эмерджентное поведение. Первый касается формирования «диск» галактики, как наш Млечный Путь. Используя моделирование в качестве машины времени, чтобы отмотать время эволюции структуры Вселенной, ученые видели, как хорошо-заказал, быстро вращающийся диск галактики (которые распространены в наших ближайших Вселенной) возникают от хаотично, неорганизованно, и весьма бурные облака газа на более ранних эпох.
Как газ оседает вниз, новорожденные звезды, которые обычно встречаются на более и более круговым орбитам, формируя большие спиральные галактики — галактические карусели. Аннализа Pillepich поясняет: «На практике, TNG50 показывает, что наша галактика Млечный Путь с его тонких дисков на высоте галактики мода: за последние 10 миллиардов лет, по крайней мере, тех галактик, которые еще только формируются новые звезды становятся все более и более диска, и их хаотического внутреннего движения существенно сократился. Вселенная была намного сложнее, когда это было всего несколько миллиардов лет!»
Как эти галактики расплющить, исследователи нашли еще одну эмерджентный феномен, предполагающий высокую скорость оттока и ветры газа из галактик. Этот запущенный в результате взрывов массивных звезд (сверхновых) и активность сверхмассивных черных дыр обнаружены в центре галактики. Галактические газообразным оттока изначально также хаотично и утекают во всех направлениях, но с течением времени, они начинают стать более целенаправленной по пути наименьшего сопротивления.
В конце Вселенной, вытекает из галактик имеют форму двух конусов, возникающих в противоположных направлениях-как два конуса мороженого размещен кончика до кончика, с Галактики крутятся в центре. Эти потоки материала замедлить, как они пытаются покинуть гравитационный колодец галактики гало из невидимой … или темной, материи, и в конечном итоге могут тормозить и падать назад, образуя галактические источник вторичного газа. Этот процесс перераспределяет газ от центра галактики к ее окраинам, что еще более ускоряет трансформацию сама галактика в тонкий диск: галактические структуры формы галактические фонтаны, и наоборот.
Команда ученых создает TNG50 (основан в Макс-Планк-института в Гархинге и Хайдельбергский университет, Гарвардский университет, Массачусетский технологический институт, Центр по вычислительной астрофизике (КЦА)) в конце концов освободить все данные моделирования в астрономии-сообщество в целом, а также для общественности. Это позволит астрономам со всего мира, чтобы сделать свои собственные открытия во Вселенной TNG50-и, возможно, найти дополнительные примеры эмерджентных космических явлений, в целях, выходящих из хаоса.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!