V čase, ktorý je potrebný na porodenie ľudského života, viedli superpočítač a tím vedcov z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz a Inštitútu teoretickej fyziky v Zürichu k prvej simulácii fyziky zapojenej do formácia galaxie, ktorá produkovala Mliečnú dráhu. Pomenovali svoje dieťa Eris…
"Predchádzajúce snahy vytvoriť masívnu diskovú galaxiu, ako je Mliečna dráha, zlyhali, pretože simulované galaxie skončili v porovnaní s veľkosťou disku obrovskými centrálnymi hrčkami," uviedla Javiera Guedes, ktorá nedávno získala titul Ph.D. v astronómii a astrofyzike v UC Santa Cruz a je prvým autorom článku, ktorý bol prijatý na uverejnenie v Astrofyzikálnom časopise.
Rovnako ako Mliečna dráha, aj Eris je prekrásna špirálovitá galaxia s vylúčením - jej postava a obsah hviezdy sú identické s jej modelovaním. Štúdiom našej vlastnej galaxie a ďalších podobných sa táto simulácia hodí do formy zo všetkých uhlov. "Galaxiu sme pitvali mnohými rôznymi spôsobmi, aby sme potvrdili, že je v súlade s pozorovaniami," uviedol Guedes.
Do projektu sa zapojilo aj „sedem sestier“. Špičkový superpočítač Pleiades od NASA prevzal úlohu 1,4 milióna procesorových hodín. Výpočty sa však nekončili. Zapojené boli aj simulácie týkajúce sa superpočítačov v UCSC a Švajčiarskeho národného superpočítačového centra. „Riskovali sme obrovské množstvo času stráveného superpočítačom, aby sme simulovali jednu galaxiu s mimoriadne vysokým rozlíšením,“ uviedol Madau.
Už viac ako dve desaťročia boli pokusy o vytvorenie vývoja galaxie typu Mliečna dráha mimo dosahu vedcov. Nedokázali vyrobiť správny tvar, veľkosť a počet obyvateľov, aby zodpovedali známym vlastnostiam. Vďaka tomuto novému prielomu prevládla podpora teórie „studenej temnej hmoty“ a podporovala sa teória Veľkého tresku. Čo dalo Eris výhodu? Vyskúšajte naše lepšie pochopenie formácie hviezd.
"Tvorba hviezd v skutočných galaxiách nastáva zoskupeným spôsobom a reprodukovať, že z kozmologickej simulácie je ťažké," uviedol Madau. „Toto je prvá simulácia, ktorá dokáže rozlíšiť oblaky plynu s vysokou hustotou, kde dochádza k tvorbe hviezd. Výsledkom je galaxia typu Mliečnej dráhy s malým vydutím a veľkým diskom. Ukazuje, že scenár studenej temnej hmoty, kde temná hmota poskytuje základ pre vytvorenie galaxie, je schopný generovať realistické galaxie s dominantným diskom. “
Porodiť Erisa nebola ľahká úloha. Prostredníctvom simulácií s nízkym rozlíšením vedci začali zostavovať zhluky temnej hmoty - formovať ich do galaktických halo. Odtiaľ vybrali informácie o svätyni s podobnou históriou hromadných údajov a fúzií ako naša vlastná a „previnuli pásku“ do jej detstva. Zameraním sa na malú plochu boli schopní pridať ďalšie informácie o časticiach a zvýšiť rozlíšenie.
„Simulácia sleduje interakcie viac ako 60 miliónov častíc temnej hmoty a plynu. Do fyziky spadá veľa fyziky - gravitácia a hydrodynamika, formovanie hviezd a výbuchy supernov - a to je kozmologická simulácia s najvyšším rozlíšením, aké sa kedy urobilo týmto spôsobom, “povedal Guedes, ktorý je v súčasnosti postdoktorandským výskumom na Švajčiarskom federálnom technologickom inštitúte v Zürich (ETH Zürich).
Čo odlišuje Eris od svojich predchodcov, je schopnosť „vidieť“ vo vysokom rozlíšení / vysokej hustote. To umožňuje pragmatickejší prístup k formovaniu a umiestňovaniu hviezd. Je to dôležitá úvaha, pretože supernova sa vyskytuje v regiónoch s vysokou hustotou a vysoké rozlíšenie umožňuje ich zohľadnenie.
"Supernovy produkujú odtoky plynu z vnútornej časti galaxie, kde by inak tvorili viac hviezd a vytvorili by veľké hrče," uviedol Madau. "Klastrovaná tvorba hviezd a vstrekovanie energie od supernov robia rozdiel v tejto simulácii."
Arise, Eris ... Prišiel tvoj čas!
Pôvodný zdroj príbehu: University of Santa Cruz News. Ďalšie čítanie: Tvorba realistických špirálnych špirál vo vesmíre LCDM: Simulácia Eris.
