Simuloitu kuva, joka näyttää aineen jakautumisen maailmankaikkeudessa. Kuvan luotto: MPG. Klikkaa suurentaaksesi.
Virgo-konsortio, kansainvälinen astrofysiikaryhmä Isosta-Britanniasta, Saksasta, Japanista, Kanadasta ja Yhdysvalloista, on tänään (2. kesäkuuta) julkaissut ensimmäiset tulokset kaikkien aikojen suurimmasta ja realistisimmasta simulaatiosta kosmisen rakenteen kasvusta ja galaksien ja kvasaareja. Nature-lehdessä julkaistussa lehdessä Neitsyt-konsortio osoittaa, kuinka tällaisen simuloidun tiedon vertaaminen suuriin havainnollisiin tutkimuksiin voi paljastaa todellisten galaksien ja mustien reikien muodostumisen taustalla olevat fysikaaliset prosessit.
"Millennium-simulaatio" käytti yli 10 miljardia ainehiukkasta jäljittääkseen aineen jakautumisen evoluution Universumin kuutioalueella yli 2 miljardia valovuotta toisella puolella. Se piti pääasiallisen supertietokoneen Max Planck Society -yhtiön supertietokonekeskuksessa Garchingissa, Saksassa, miehitettynä yli kuukauden. Soveltamalla hienostuneita mallinnustekniikoita 25 teratavuun (25 miljoonaa megatavua) tallennettuun tuotokseen, neitsytutkijat pystyvät luomaan evoluutiohistorian noin 20 miljoonalle galaksille, jotka asuttavat tämän valtavan määrän, ja supermassiivisten mustien reikien kohdalla, joita toisinaan pidetään kvasaareina heidän sydämessään. .
Mikroaallot herkät kaukoputket ovat pystyneet kuvaamaan maailmankaikkeuden suoraan, kun se oli vasta 400 000 vuotta vanha. Ainoa rakenne tuolloin oli heikkoa väreilyä muuten yhtenäisessä aine- ja säteilymeressä. Gravitaatiovetoinen evoluutio muutti myöhemmin nämä aallot valtavasti rikkaaseen rakenteeseen, jota näemme tänään. Juuri tätä kasvua Millennium-simulaatio on suunniteltu seuraamaan kahden tavoitteen avulla - tarkistamaan, että tämä uusi kosmisen evoluution paradigma on todella yhdenmukainen näkemyksemme kanssa - ja tutkimaan monimutkaista fysiikkaa, joka on johtanut galakseihin ja niiden keskeisiin mustiin reikiin. .
Viimeaikaiset edistysaskeleet kosmologiassa osoittavat, että noin 70 prosenttia maailmankaikkeudestamme koostuu tällä hetkellä Dark Energystä, salaperäisestä voimakentästä, joka saa sen kasvamaan yhä nopeammin. Noin neljäsosa koostuu ilmeisesti kylmästä pimeästä aineesta, uuden tyyppisestä alkuainehiukkasesta, jota ei ole vielä suoraan havaittu maan päällä. Vain noin 5 prosenttia on valmistettu tutusta tavallisesta atomiaineesta, suurin osa vedystä ja heliumista. Kaikkia näitä komponentteja käsitellään Millennium-simulaatiossa.
Luontoartikkelissa Neitsytutkijat käyttävät Millennium-simulaatiota tutkiakseen mustien reikien varhaista kasvua. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) on löytänyt joukon erittäin kaukana olevia ja erittäin kirkkaita kvasareja, jotka näyttävät pitävän mustia reikiä ainakin miljardia kertaa massiivisempana kuin aurinko aikana, jolloin maailmankaikkeus oli alle kymmenesosa nykyisestä ikästään.
"Monien tähtitieteilijöiden mielestä tätä on mahdotonta sovittaa vakiokuvan ennustamaan rakenteen asteittaiseen kasvuun", sanoo tohtori Volker Springel (Max Planckin astrofysiikan instituutti, Garching), Millennium-projektin johtaja ja artikkelin ensimmäinen kirjoittaja. , kun kokeilimme galaksi- ja kvaasarimuodostumisen mallintamaamme, huomasimme, että muutama massiivinen musta reikä muodostuu riittävän aikaisin vastaamaan näitä erittäin harvinaisia SDSS-kvaasareja. Heidän galaksi-isännänsä ilmestyvät ensin Millennium -tietoihin, kun maailmankaikkeus on vain muutama sata miljoonaa vuotta vanha, ja nykyään heistä on tullut massiivisimpia galakseja suurimpien galaksi-klustereiden keskuksissa. ”
Iso-Britannian Neitsyn johtajalle, professori Carlos Frenkille (laskennallisen kosmologian instituutti, Durhamin yliopisto), alustavien tulosten mielenkiintoisin osa on se, että Millennium-simulaatio osoittaa ensimmäistä kertaa, että aiheeseen painetut ominaispiirrokset Jakautumisen varhaisilla aikakausilla ja näkyvän suoraan mikroaaltokarttoilla, tulisi silti olla läsnä ja sen pitäisi olla havaittavissa havaittuissa galaksien levinneisyydessä. "Jos pystymme mittaamaan baryonin wiggles riittävän hyvin", sanoo prof Frenk, "he toimittavat meille standardin mittatangon karakterisoimaan maailmankaikkeuden geometrian ja laajenemishistorian ja oppimaan siten pimeän energian luonteesta."
"Nämä simulaatiot tuottavat hämmästyttäviä kuvia ja edustavat merkittävää virstanpylvästä ymmärryksessämme siitä, miten varhainen maailmankaikkeus muotoutui." sanoi PPARC: n toimitusjohtaja, prof. Richard Wade. "Millennium-simulointi on loistava esimerkki teorian ja tähtitieteen kokeiden välisestä vuorovaikutuksesta, koska viimeisimpiä tähtitieteellisten kohteiden havaintoja voidaan käyttää testaamaan maailmankaikkeuden historian teoreettisten mallien ennusteita."
Mielenkiintoisimmat ja kauaskantoisimmat vuosituhannen simulaation sovellukset ovat vielä tulossa prof. Simon Whitein (Max Planckin astrofysiikan instituutti) mukaan, joka johtaa Neitsyt-yrityksiä Saksassa. "Uudet havaintokampanjat tarjoavat meille ennennäkemättömän tarkkoja tietoja galaksien ominaisuuksista, mustista reikistä ja maailmankaikkeuden laaja-alaisesta rakenteesta", hän toteaa. ”Kykymme ennustaa teorioidemme seurauksia on saavutettava vastaava tarkkuustaso, jos aiomme käyttää näitä tutkimuksia tehokkaasti oppiaksemme maailman alkuperästä ja luonteesta. Millennium-simulointi on ainutlaatuinen työkalu tähän. Suurin haaste on nyt asettaa sen voima tähtitieteilijöiden saataville kaikkialla, jotta he voivat laittaa omat galaksi- ja kvaasarimuodostumismallinsa tulkitakseen omia havaintotutkimuksiaan. ”
Alkuperäinen lähde: PPARC-lehdistötiedote
