Simulirana slika koja prikazuje raspodjelu materije u Svemiru. Kredit za sliku: MPG. Kliknite za povećanje.
Konzorcij Virgo, međunarodna skupina astrofizičara iz Ujedinjenog Kraljevstva, Njemačke, Japana, Kanade i SAD-a, danas je (2. lipnja) objavio prve rezultate najveće i najrealističnije simulacije ikada rasta kozmičke strukture i formiranja galaksija i kvazari. U članku objavljenom u časopisu Nature, Virgo Consortium pokazuje kako uspoređivanje takvih simuliranih podataka s velikim promatračkim istraživanjima može otkriti fizičke procese koji su u osnovi stvaranja stvarnih galaksija i crnih rupa.
'Simulacija tisućljeća' koristila je više od 10 milijardi čestica materije kako bi pratila evoluciju distribucije materije u kubičnoj regiji svemira preko 2 milijarde svjetlosnih godina sa strane. Zadržao je glavno superračunalo u Superračunalskom centru Društva Max Planck u Garchingu u Njemačkoj okupiranim više od mjesec dana. Primjenom sofisticiranih tehnika modeliranja na 25 terabajta (25 milijuna megabajta) pohranjenih podataka, znanstvenici Djevice mogu rekreirati evolucijsku povijest za otprilike 20 milijuna galaksija koje naseljavaju ovaj ogroman volumen i za supermasivne crne rupe koje se povremeno vide kao kvazari u njihovim srcima. .
Teleskopi osjetljivi na mikrovalove mogli su izravno snimiti svemir kada je bio star samo 400 000 godina. Jedina struktura u to vrijeme bila su slaba mreškanja u inače jednoličnom moru materije i zračenja. Evolucija potaknuta gravitacijom kasnije je ove valove pretvorila u enormno bogatu strukturu kakvu danas vidimo. Millennium Simulation je osmišljen da slijedi upravo taj rast, s dvostrukim ciljevima provjere da li je ova nova paradigma kozmičke evolucije doista u skladu s onim što vidimo, i istraživanja složene fizike koja je dovela do galaksija i njihovih središnjih crnih rupa. .
Nedavni napredak u kozmologiji pokazuje da se oko 70 posto našeg svemira trenutno sastoji od tamne energije, tajanstvenog polja sile koje uzrokuje da se širi sve brže. Oko jedne četvrtine očito se sastoji od hladne tamne materije, nove vrste elementarne čestice koja još nije izravno otkrivena na Zemlji. Samo oko 5 posto je napravljeno od obične atomske tvari s kojom smo upoznati, a većina se sastoji od vodika i helija. Sve ove komponente obrađene su u Millenium Simulation.
U svom članku Nature, znanstvenici Virgo koriste Millennium Simulation za proučavanje ranog rasta crnih rupa. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) otkrio je niz vrlo udaljenih i vrlo svijetlih kvazara za koje se čini da se nalaze crne rupe barem milijardu puta veće od Sunca u vrijeme kada je Svemir bio manje od desetine svoje današnje starosti.
'Mnogi astronomi su mislili da je to nemoguće pomiriti s postupnim rastom strukture predviđenim standardnom slikom', kaže dr. Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching), voditelj projekta Millenium i prvi autor članka, 'Ipak , kada smo isprobali naše modeliranje formacije galaksija i kvazara, otkrili smo da se nekoliko masivnih crnih rupa stvara dovoljno rano da bi objasnili ove vrlo rijetke SDSS kvazare. Njihovi domaćini galaksija prvi se put pojavljuju u podacima Milenija kada je Svemir star samo nekoliko stotina milijuna godina, a do danas su postale najmasovnije galaksije u središtima najvećih galaktičkih jata.”
Za profesora Carlosa Frenka (Institut za računsku kozmologiju, Sveučilište Durham), voditelja Djevice u UK, najzanimljiviji aspekt preliminarnih rezultata je činjenica da Milenijska simulacija po prvi put pokazuje da su karakteristični obrasci utisnuti u materiju distribucija u ranim epohama i vidljiva izravno na mikrovalnim kartama, i dalje bi trebala biti prisutna i trebala bi se detektirati u promatranoj distribuciji galaksija. “Ako možemo dovoljno dobro izmjeriti barionsko pomicanje”, kaže profesor Frenk, “onda će nam dati standardnu mjernu šipku za karakterizaciju geometrije i povijesti širenja svemira i tako naučiti o prirodi tamne energije.”
'Ove simulacije proizvode zapanjujuće slike i predstavljaju značajnu prekretnicu u našem razumijevanju kako se rani svemir oblikovao.' rekao je izvršni direktor PPARC-a, profesor Richard Wade. 'Milenijska simulacija je briljantan primjer interakcije između teorije i eksperimenta u astronomiji jer se najnovija opažanja astronomskih objekata mogu koristiti za testiranje predviđanja teorijskih modela povijesti svemira.'
Najzanimljivije i najdalekosežnije primjene Millennium Simulation tek dolaze prema profesoru Simonu Whiteu (Max Planck Institut za astrofiziku) koji vodi napore Djevice u Njemačkoj. 'Nove promatračke kampanje pružaju nam informacije neviđene preciznosti o svojstvima galaksija, crnih rupa i strukturi velikih razmjera našeg svemira', napominje. “Naša sposobnost predviđanja posljedica naših teorija mora doseći odgovarajuću razinu preciznosti ako želimo učinkovito koristiti ove ankete kako bismo saznali o podrijetlu i prirodi našeg svijeta. Millennium Simulation je jedinstven alat za to. Naš najveći izazov sada je učiniti njegovu moć dostupnom astronomima posvuda kako bi mogli umetnuti vlastito modeliranje formacije galaksija i kvazara kako bi interpretirali svoja vlastita promatranja.”
Izvorni izvor: PPARC News Release