Symulacje zapewniają nowy wgląd w proces formowania się galaktyk
Astronomowie wykorzystali superkomputery tworząc symulacje formowania się galaktyk od Wielkiego Wybuchu 13,8 miliarda lat temu do dnia dzisiejszego. Zawierają jednak one wiele błędów. Naukowcy z Lund, spędził sto milionów godzin komputerowych w ciągu ośmiu lat, próbując skorygować te dane.
Jak tłumaczą astronomowie, ostatnia dekada przyniosła znaczący postęp w jaki przeprowadzane są symulacje komputerowe, które mogą realistycznie obliczyć sposób formowania się galaktyk. Te symulacje kosmologiczne mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia, skąd biorą się galaktyki, gwiazdy i planety. Jednak na przewidywania takich modeli wpływają ograniczenia rozdzielczości symulacji, a także założenia dotyczące wielu czynników, takich jak sposób życia i śmierci gwiazd oraz ewolucja ośrodka międzygwiazdowego.
Aby zminimalizować źródła błędów i stworzyć dokładniejsze symulacje, naukowcy z Lund University pod kierownictwem Santi Roca-Fàbrega, Ji-hoon Kima z Seoul National University i Joela R. Primacka z University of California dokonali porównania symulacji, jakie kiedykolwiek przeprowadzono.
„Aby poczynić postępy w kierunku teorii powstawania galaktyk, kluczowe jest porównanie wyników i kodów z różnych symulacji. Zrobiliśmy to teraz, łącząc konkurujące ze sobą grupy kodowe stojące za najlepszymi na świecie symulatorami galaktyk w swego rodzaju superporównaniu” – mówi Santi Roca-Fàbrega.
Astronomowie w czasie badania przeanalizowali formowanie się galaktyki o takiej samej masie jak Droga Mleczna. Symulacja opiera się na tych samych astrofizycznych założeniach dotyczących ultrafioletowego promieniowania tła wytwarzanego przez pierwsze gwiazdy we Wszechświecie, chłodzenia i ogrzewania gazu oraz procesu powstawania gwiazd. Badanie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.
Nowe wyniki pozwoliły naukowcom stwierdzić, że galaktyki dyskowe, takie jak Droga Mleczna, powstały bardzo wcześnie w historii Wszechświata, zgodnie z obserwacjami z Teleskopu Jamesa Webba. Astronomowie znaleźli również sposób, aby liczba galaktyk satelitarnych – galaktyk krążących wokół większych – była zgodna z obserwacjami, ostatecznie rozwiązując problem dobrze znany w społeczności badawczej, znany jako „problem brakujących satelitów”.
Badacze ujawnili, że gaz otaczający galaktyki jest kluczem do realistycznych symulacji, a nie liczba i rozmieszczenie gwiazd, które wcześniej były standardem.
„Prace trwały przez ostatnie osiem lat i obejmowały przeprowadzenie setek symulacji i wykorzystanie stu milionów godzin superkomputerów. To początek bardziej wiarygodnych symulacji formowania się galaktyk, które z kolei pomogą nam lepiej zrozumieć naszą rodzimą galaktykę, Drogę Mleczną ” – podsumowuje Santi Roca-Fàbrega.
Emil Gołoś
