I så meget tid det tager at føde menneskeliv, har en supercomputer og et team af forskere ved University of California, Santa Cruz og Institute for Theoretical Physics i Zürich givet anledning til den første simulering af fysikken, der er involveret i galakse dannelse, der producerede Mælkevejen. De navngav deres barn Eris ...
”Tidligere bestræbelser på at danne en massiv diskgalakse som Mælkevejen var mislykkedes, fordi de simulerede galakser endte med enorme centrale buler sammenlignet med diskenes størrelse,” sagde Javiera Guedes, der for nylig tjente sin ph.d. inden for astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz og er første forfatter til et papir, der er accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal.
Ligesom Mælkevejen er Eris en dejlig spærret spiral galakse - hendes figur og stjerneindhold så identisk som modellering kan gøre det. Ved at studere vores egen galakse og andre som den, passer denne simulering til formen fra alle vinkler. ”Vi dissekerede galaksen på mange forskellige måder for at bekræfte, at den passer med observationer,” sagde Guedes.
Og ”syv søstre” var også involveret i projektet. NASAs avancerede Pleiades-supercomputer overtog opgaven med 1,4 millioner processor-timer. Men beregningerne stoppede ikke der. Simuleringer af supercomputere ved UCSC og Swiss Swiss Supercomputing Center var også involveret. ”Vi tog en vis risiko med at bruge en enorm mængde supercomputer-tid på at simulere en enkelt galakse med ekstra høj opløsning,” sagde Madau.
I over to årtier har forsøg på at skabe udviklingen af en Melkevejstype galakse været lige uden for forskernes greb. De var bare ikke i stand til at producere den rigtige form, størrelse og befolkning, så de passer til kendte egenskaber. Takket være dette nye gennembrud har støtten til "kold mørk materie" teori domineret, og Big Bang-teorien understøttet. Hvad gav Eris kanten? Prøv vores nu bedre forståelse af stjernedannelse.
”Stjernedannelse i virkelige galakser forekommer på en klynget måde, og at gengive det ud af en kosmologisk simulering er svært,” sagde Madau. ”Dette er den første simulering, der er i stand til at løse gasskyer med høj densitet, hvor stjernedannelse forekommer, og resultatet er en Melkevejstype af galakse med en lille bule og en stor disk. Det viser, at det kolde mørke stofscenarie, hvor mørkt stof giver stilladser til dannelse af galakse, er i stand til at generere realistiske diskdominerede galakser. ”
At føde Eris var ikke en let opgave. Gennem simuleringer med lav opløsning begyndte forskere at samle klumper af mørkt stof - og forme dem til galaktiske glorier. Derefter valgte de oplysninger om en glorie med lignende masse- og fusionshistorie som vores egen og "spoler båndet tilbage" til dets barndom. Ved at fokusere på et lille område var de i stand til at tilføje yderligere partikeloplysninger og øge opløsningen.
”Simuleringen følger samspillet mellem mere end 60 millioner partikler af mørkt stof og gas. En masse fysik går ind i koden - tyngdekraft og hydrodynamik, stjernedannelse og supernovaeksplosioner - og dette er den kosmologiske simulering med højeste opløsning nogensinde gjort på denne måde, ”sagde Guedes, der i øjeblikket er postdoktorisk forsker ved det schweiziske føderale teknologiske institut i Zürich (ETH Zürich).
Hvad der adskiller Eris fra sine forgængere er evnen til at “se” i høj opløsning / høj densitet. Dette muliggør en mere pragmatisk tilgang til stjernedannelse og placering. Det er en vigtig overvejelse, fordi supernova forekommer i regioner med høj tæthed og høj opløsning gør det muligt at tage dem i betragtning.
”Supernovaer producerer udstrømning af gas fra den indre del af galaksen, hvor den ellers ville danne flere stjerner og gøre en stor bule,” sagde Madau. "Clustered stjernedannelse og energiinjektion fra supernovaer gør forskellen i denne simulering."
Stå op, Eris ... Din tid er kommet!
Original historiekilde: University of Santa Cruz News. For yderligere læsning: Dannelse af realistiske late-spiraler i et LCDM-univers: Eris-simuleringen.
