Symbolisch: Neun Monate brauchten Wissenschaftler, bis der leistungsfähigste Supercomputer ein detailliertes Modell der Geburt einer Spiralgalaxie errechnete. Es ist unserem sehr ähnlich geworden.
Visualisierung von Simulationsergebnissen: Virtuelle Galaxie Eris vorne und im Profil. Die bläulichen Regionen entsprechen Regionen aktiver Sternentstehung (es gibt mehr davon in den Spiralarmen); gelb - zu älteren Sternen (insbesondere die zentrale Brücke)
" Frühere Versuche, die Bildung einer massereichen Spiralgalaxie wie der Milchstraße zu berechnen, waren erfolglos", sagt Javiera Guedes, einer der Autoren des neuen Modells, das vorläufig "Eris" (Eris) genannt wurde.. Eris, in einem Supercomputer nach etablierten wissenschaftlichen Parametern und Algorithmen geboren, ist eine klassische große Spiralgalaxie mit einem Balken aus hellen Sternen, der sie ungefähr in der Mitte kreuzt. Sie ist unserer eigenen Galaxie in jeder Hinsicht ähnlich, einschließlich der Helligkeit, dem Verhältnis der Größe des Balkens zur Größe der Scheibe selbst, der stellaren „Bevölkerung“und anderen Schlüsselparametern.
Laut dem Leiter der Wissenschaftlergruppe Professor Piero Madau (Piero Madau) benötigten die Berechnungen Unmengen an Rechenzeit, darunter 1,4 Millionen Prozessorstunden des NASA-Supercomputers Pleiades (Platz sieben der Weltrangliste der meisten produktive Rechensysteme Top500), obwohl einige "einfache" Berechnungen an den Einrichtungen der University of California in Santa Cruz (UCSC) und des Swiss National Supercomputing Center (SNSC) durchgeführt wurden.
Aber das Ergebnis hat sich gelohnt. Es ermöglichte die Bestätigung der heute akzeptierten Theorie, in deren Rahmen die Entwicklung der großräumigen Strukturen des Universums von den sogenannten gelenkt wird. "k alte dunkle Materie". (" Dunkel" - weil es nicht an Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie teilnimmt, zusätzlich zur Gravitation, einschließlich emittiert oder absorbiert keine Strahlung. "K alt" bedeutet in diesem Fall, sich mit einer Geschwindigkeit zu bewegen, die viel niedriger als die Lichtgeschwindigkeit ist. Wie infolgedessen ist k alte Dunkle Materie in der Lage, große stabile Formationen zu bilden, vielleicht sogar ganze "Dunkle Galaxien".)
Die Theorie besagt, dass kurz nach dem Urknall winzige Dichteschwankungen zum Auftreten der ersten Klumpen dunkler Materie führten, die später wuchsen und verschmolzen. Gewöhnliche Materie, die später Staub, Sterne, Planeten und alles andere bildete, macht gleichzeitig weniger als 5% der Masse des Universums aus; es gehorchte in seiner Bewegung der Anziehungskraft von Klumpen dunkler Materie, und ganze Galaxien wuchsen auf, umgeben von einem Halo aus dunkler Materie (sprich: "Embryos von Galaxien").
Leider waren Versuche, diesen Prozess zu modellieren, die in den letzten Jahrzehnten unternommen wurden, erfolglos, und keiner von ihnen führte zur "Geburt" einer schlanken und großen Galaxie, ähnlich der Milchstraße mit ihrer abgeflachten zentralen Scheibe Stab und große glänzende Spiralarme. Der Schlüssel zum Erfolg seines Eris war laut Piero Madau die korrekte und genaue Modellierung des Prozesses der Sternentstehung: „Sterne in Galaxien bilden sich in ziemlich dichten Haufen, und es ist sehr schwierig, diesen Prozess im Laufe der Simulation zu reproduzieren.neue Sterne. Und erh alten Sie das Ergebnis - eine Galaxie ähnlich der Milchstraße"
Die Simulation begann mit einer groben Simulation der Entwicklung von Klumpen und Halos aus dunkler Materie, die als strukturelle Grundlage für das Erscheinen moderner Galaxien dienten. Die Wissenschaftler wählten dann einen Halo mit Eigenschaften, die der Umgebung der Milchstraße höchstwahrscheinlich nahekommen, und „spulen die Zeit zurück“zu den ursprünglichen Bedingungen. So wurde eine kleinere, für die Modellierung besser geeignete Region gewählt, die bereits unter Hinzufügung gewöhnlicher Materie und erhöhter Auflösung berechnet wurde, was es ermöglichte, das Schicksal einer riesigen Anzahl von Teilchen – mehr als 60 Millionen insgesamt – zu verfolgen Berücksichtigen Sie alle Arten von Wechselwirkungen, gravitative, hydrodynamische, mit den Auswirkungen von Supernova-Explosionen und so weiter und so weiter. Das Ergebnis liegt auf der Hand: Es ist schwer, einen so schlanken, adretten „Zwilling“der Milchstraße nicht zu bewundern.
Laut einer Pressemitteilung der University of California – Santa Cruz
