Simulovaný obraz, ktorý ukazuje distribúciu hmoty vo vesmíre. Obrazový kredit: MPG. Klikni na zväčšenie.
Konzorcium Panny, medzinárodná skupina astrofyzikov z Veľkej Británie, Nemecka, Japonska, Kanady a USA, dnes (2. júna) vydalo prvé výsledky z najväčšej a najrealistickejšej simulácie rastu kozmickej štruktúry a formovania galaxií a všetkých kvazary. V dokumente publikovanom v časopise Nature konzorcium Panna ukazuje, ako pri porovnaní týchto simulovaných údajov s veľkými pozorovacími prieskummi môžu odhaliť fyzikálne procesy, ktoré sú základom vytvárania skutočných galaxií a čiernych dier.
„Miléniová simulácia“ použila viac ako 10 miliárd častíc hmoty na sledovanie vývoja distribúcie hmoty v kubickej oblasti vesmíru na viac ako 2 miliárd svetelných rokov na jednej strane. Hlavný superpočítač udržiaval v superpočítačovom centre spoločnosti Max Planck v Garchingu v Nemecku viac ako mesiac. Použitím sofistikovaných modelovacích techník na 25 terabajtov (25 miliónov megabajtov) uloženej produkcie sú vedci v Panne schopní obnoviť evolučnú históriu približne pre 20 miliónov galaxií, ktoré obývajú tento obrovský objem, a pre supermasívne čierne diery, ktoré sa občas považujú za kvasary vo svojich srdciach. ,
Teleskopy citlivé na mikrovlny dokázali priamo zachytiť vesmír, keď mal iba 400 000 rokov. Jedinou štruktúrou v tom čase boli slabé vlnky v inak rovnomernom mori hmoty a žiarenia. Gravitačne riadená evolúcia neskôr zmenila tieto vlnky na nesmierne bohatú štruktúru, akú dnes vidíme. Miléniová simulácia je navrhnutá tak, aby nasledovala tento rast, s dvojitými cieľmi, ktorými sú kontrola toho, či je toto nové paradigma kozmického vývoja skutočne v súlade s tým, čo vidíme, a skúmania zložitej fyziky, ktorá dala vznik galaxiám a ich centrálnym čiernym dieram. ,
Posledné pokroky v kozmológii ukazujú, že približne 70 percent nášho vesmíru v súčasnosti pozostáva z temnej energie, tajomného silového poľa, ktoré spôsobuje, že sa rozširuje čoraz rýchlejšie. Asi štvrtina zrejme pozostáva z Cold Dark Matter, nového druhu elementárnych častíc, ktoré ešte neboli na Zemi priamo zistené. Iba asi 5 percent je tvorených bežnou atómovou hmotou, ktorú poznáme, väčšinu z vodíka a hélia. Všetky tieto komponenty sú spracované v miléniovej simulácii.
V článku Príroda vedci Panny používajú simuláciu tisícročia na štúdium skorého rastu čiernych dier. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) objavil množstvo veľmi vzdialených a veľmi svetlých kvazarov, ktoré sa zdajú byť hostiteľmi čiernych dier najmenej miliónkrát hmotnejšie ako Slnko v čase, keď bol Vesmír menej ako desatina svojho súčasného veku.
„Mnoho astronómov považovalo za nemožné zmieriť sa s postupným rastom štruktúry predpokladaným štandardným obrazom,“ hovorí Dr. Volker Springel (Inštitút Maxa Plancka pre astrofyziku, Garching), vedúci projektu Millennium a prvý autor článku, „Napriek tomu , keď sme vyskúšali modelovanie tvorby galaxií a kvasarov, zistili sme, že niekoľko veľmi veľkých čiernych dier sa vytvorí dosť skoro na to, aby zodpovedali za tieto veľmi zriedkavé kvasary SDSS. Ich hostitelia galaxií sa prvýkrát objavujú v údajoch tisícročia, keď je Vesmír starý len niekoľko stoviek miliónov rokov a do dnešných dní sa stali najmasívnejšími galaxiami v centrách najväčších zhlukov galaxií. “
Pre profesora Carlosa Frenka (Inštitút počítačovej kozmetiky, University of Durham), vedúceho Panny vo Veľkej Británii, je najzaujímavejším aspektom predbežných výsledkov skutočnosť, že simulácia milénia prvýkrát preukazuje, že charakteristické vzory vtlačené do tejto záležitosti distribúcia v raných epochách a viditeľná priamo na mikrovlnných mapách, mala by byť stále prítomná a mala by byť zistiteľná pri pozorovanej distribúcii galaxií. „Ak dokážeme dostatočne dobre zmerať baryónové krútenie,“ hovorí Prof Frenk, „potom nám poskytnú štandardnú meraciu tyč, ktorá charakterizuje geometriu a históriu expanzie vesmíru, a tak sa budeme učiť o povahe temnej energie.“
„Tieto simulácie vytvárajú ohromujúce obrazy a predstavujú významný míľnik v našom chápaní toho, ako sa formoval počiatočný vesmír.“ uviedol generálny riaditeľ PPARC, prof. Richard Wade. „Miléniová simulácia je vynikajúcim príkladom interakcie medzi teóriou a experimentom v astronómii, keďže najnovšie pozorovania astronomických objektov sa môžu použiť na testovanie predpovedí teoretických modelov histórie vesmíru.“
Najzaujímavejšie a ďalekosiahle aplikácie miléniovej simulácie musia prísť podľa prof. Simona Whitea (Inštitút Maxa Plancka pre astrofyziku), ktorý v Nemecku usiluje o úsilie Panny. „Nové pozorovacie kampane nám poskytujú informácie o bezprecedentnej presnosti o vlastnostiach galaxií, čiernych dierach a rozsiahlej štruktúre nášho vesmíru,“ poznamenáva. „Ak chceme efektívne využívať tieto prieskumy, aby sme sa dozvedeli o pôvode a povahe nášho sveta, naša schopnosť predpovedať dôsledky našich teórií musí dosiahnuť rovnakú úroveň presnosti. Simulácia milénia je na tento účel jedinečným nástrojom. Našou najväčšou výzvou je teraz sprístupniť svoju moc astronómom všade, aby mohli vložiť svoje vlastné modelovanie galaxií a kvázarov s cieľom interpretovať svoje vlastné pozorovacie prieskumy. “
Pôvodný zdroj: PPARC News Release
