Часть симулируемой вселенной. В центре из газа рождается галактика, которая позже превращается в звезды. Весь процесс занимает миллиарды лет, но моделируется суперкомпьютерами всего за несколько месяцев. Фото: Сотрудничество AGORA
Астрономы могут использовать суперкомпьютеры для моделирования формирования галактик от Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад до наших дней. Но существует ряд источников ошибок. Международная исследовательская группа, возглавляемая исследователями из Лунда, за восемь лет потратила сто миллионов компьютерных часов, пытаясь исправить эти ошибки.
За последнее десятилетие произошел значительный прогресс в области компьютерного моделирования, позволяющего реалистично рассчитать, как формируются галактики. Эти космологические симуляции имеют решающее значение для нашего понимания происхождения галактик, звезд и планет. Однако на предсказания таких моделей влияют ограничения разрешения моделирования, а также предположения о ряде факторов, таких как то, как живут и умирают звезды, а также эволюция межзвездной среды.
Чтобы свести к минимуму источники ошибок и обеспечить более точное моделирование, 160 исследователей из 60 высших учебных заведений под руководством Санти Рока-Фабреги из Лундского университета, Джихуна Кима из Сеульского национального университета и Джоэла Р. Примака из Калифорнийского университета — сотрудничали и теперь представляют результаты крупнейшего сравнения симуляций, когда-либо проводившихся.
«Чтобы добиться прогресса в разработке теории формирования галактик, крайне важно сравнивать результаты и коды различных моделей моделирования. Сейчас мы сделали это, объединив конкурирующие группы кодов, стоящих за лучшими в мире симуляторами галактик, в своего рода суперсравнении», — говорит Санти Рока. -Фабрега, исследователь астрофизики.
Три статьи этого сотрудничества, известные как моделирование CosmoRun, были приняты к публикации в The Astrophysical Journal; все они доступны на сервере препринтов arXiv. В них исследователи проанализировали формирование галактики с той же массой, что и Млечный Путь. Моделирование основано на тех же астрофизических предположениях об ультрафиолетовом фоновом излучении, производимом первыми звездами во Вселенной, охлаждении и нагреве газа, а также процессе звездообразования.
Новые результаты позволяют исследователям сделать вывод, что дисковые галактики, подобные Млечному Пути, сформировались на очень ранних этапах истории Вселенной, что соответствует наблюдениям телескопа Джеймса Уэбба. Они также нашли способ привести количество галактик-спутников (галактик, вращающихся вокруг более крупных галактик) в соответствие с наблюдениями, что наконец решило проблему, хорошо известную в сообществе и известную как «проблема пропавших спутников».
Кроме того, команда показала, что газ, окружающий галактики, является ключом к реалистичному моделированию, а не количество и распределение звезд, которое ранее было стандартом.
«Работа продолжалась последние восемь лет и включала в себя проведение сотен симуляций и использование ста миллионов часов суперкомпьютерных мощностей», — говорит Санти Рока-Фабрега.
Сейчас исследование продолжается для дальнейшего совершенствования моделирования формирования галактик. С каждым технологическим достижением Санти Рока-Фабрега и его коллеги надеются добавлять новые кусочки в головокружительную загадку рождения и эволюции Вселенной и галактик.
«Это начало более надежного моделирования формирования галактик, которое, в свою очередь, поможет нам лучше понять нашу родную галактику, Млечный Путь», — говорит Санти Рока-Фабрега.
Информация от: Лундским университетом
