V době, kdy je zapotřebí porodit lidský život, vedl superpočítač a tým vědců z University of California v Santa Cruz a Institutu pro teoretickou fyziku v Curychu první simulaci fyziky zapojené do galaxie, která produkovala Mléčnou dráhu. Pojmenovali své dítě Eris…
"Předchozí úsilí o vytvoření masivní diskové galaxie jako Mléčná dráha selhalo, protože simulované galaxie skončily ve srovnání s velikostí disku obrovské centrální boule," řekla Javiera Guedes, která nedávno získala titul Ph.D. v astronomii a astrofyzice na UC Santa Cruz a je prvním autorem článku, který byl přijat k publikaci v Astrophysical Journal.
Stejně jako Mléčná dráha je i Eris krásná spirálovitá galaxie s omezeným přístupem - její postava a obsah hvězdy stejně identické jako modelování. Studiem naší vlastní galaxie a dalších podobných se tato simulace hodí do formy ze všech úhlů. "Galaxii jsme pitvali mnoha různými způsoby, abychom potvrdili, že to zapadá do pozorování," řekl Guedes.
Do projektu se zapojilo také „sedm sester“. Špičkový superpočítač Pleiades NASA převzal úkol 1,4 milionu procesorových hodin. Výpočty se však nezastavily. Byly zapojeny i simulace superpočítačů v UCSC a Švýcarského národního superpočítačového centra. "Měli jsme nějaké riziko, že jsme strávili obrovské množství superpočítačového času na simulaci jediné galaxie s mimořádně vysokým rozlišením," řekl Madau.
Po více než dvě desetiletí byly pokusy o vytvoření vývoje galaxie typu Mléčné dráhy právě mimo dosah vědců. Prostě nebyli schopni vyrobit správný tvar, velikost a počet obyvatel, aby odpovídali známým vlastnostem. Díky tomuto novému průniku převažovala podpora teorie „studené temné hmoty“ a podporována teorie Velkého třesku. Co dalo Eris výhodu? Vyzkoušejte nyní naše lepší pochopení formace hvězd.
"K formování hvězd ve skutečných galaxiích dochází sdruženým způsobem a reprodukovat, že z kosmologické simulace je těžké," řekl Madau. „Toto je první simulace, která je schopna vyřešit oblaky plynu s vysokou hustotou, kde dochází k tvorbě hvězd, a výsledkem je galaxie typu Mléčné dráhy s malou boulí a velkým diskem. Ukazuje, že scénář studené temné hmoty, kde temná hmota poskytuje lešení pro formování galaxie, je schopen vytvářet realistické galaxie ovládané diskem.
Porod Erise nebyl snadný úkol. Pomocí simulací s nízkým rozlišením začali vědci sestavovat shluky temné hmoty - formovat je do galaktických halo. Odtud vybrali informace o svatozáří s podobnou historií hromadných hmot a fúzí jako naše vlastní a „převinuli pásku“ do svého dětství. Zaměřením na malou oblast dokázali přidat další informace o částicích a zvýšit rozlišení.
„Simulace sleduje interakce více než 60 milionů částic temné hmoty a plynu. Spousta fyziky jde do kódu - gravitace a hydrodynamika, formace hvězd a výbuchy supernov - a to je kosmologická simulace s nejvyšší rozlišením, jaké kdy bylo provedeno, “řekl Guedes, který je v současné době postdoktorandským výzkumníkem ve Švýcarském federálním technologickém institutu v Curych (ETH Curych).
To, co Eris odlišuje od svých předchůdců, je schopnost „vidět“ ve vysokém rozlišení / vysoké hustotě. To umožňuje pragmatičtější přístup k formování a umísťování hvězd. Je to důležitá úvaha, protože supernova se vyskytuje v regionech s vysokou hustotou a vysoké rozlišení umožňuje, aby byly brány v úvahu.
"Supernovae produkuje odtoky plynu z vnitřní části galaxie, kde by jinak tvořilo více hvězd a vytvořilo by velké boule," řekl Madau. "Klastrovaná tvorba hvězd a vstřikování energie ze supernov dělají v této simulaci rozdíl."
Arise, Eris ... Teď přišel tvůj čas!
Původní zdroj příběhu: University of Santa Cruz News. Pro další čtení: Formování realistických pozdních spirál ve vesmíru LCDM: Simulace Eris.
