תוך זמן רב שנדרש כדי להוליד חיי אדם, מחשב-על וצוות חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז והמכון לפיזיקה תיאורטית בציריך, הולידו את ההדמיה הראשונה של הפיזיקה המעורבת ב היווצרות גלקסיות שייצרה את שביל החלב. הם קראו לילדם אריס ...
"המאמצים הקודמים ליצירת גלקסיית דיסק מאסיבית כמו שביל החלב נכשלו, מכיוון שהגלקסיות המדומות הסתיימו בתפיחות מרכזיות ענקיות בהשוואה לגודל הדיסק," אמרה חוויארה גדס, שזכתה לאחרונה בתואר דוקטור שלה. באסטרונומיה ובאסטרופיסיקה באוניברסיטת סנטה קרוז והיה המחבר הראשון של מאמר שהתקבל לפרסום בכתב העת Astrophysical.
בדומה לשביל החלב, אריס היא גלקסיה ספירלית מסוררת ויפה - דמותה ותכוכתה הכוכבים זהים כמו שהדוגמנות יכולה להפוך אותה. על ידי לימוד הגלקסיה שלנו ואחרים כמוה, הדמיה זו מתאימה לתבנית מכל זווית. "גזרנו את הגלקסיה בדרכים רבות ושונות כדי לאשר שהיא תואמת את התצפיות," אמר גדס.
וגם "שבע אחיות" היו מעורבות בפרויקט. מחשב העל Pleiades החדשני של נאס"א לקח על עצמו משימה של 1.4 מיליון שעות מעבד. אבל החישובים לא נעצרו שם. היו מעורבים גם הדמיות על מחשבי-על ב- UCSC ובמרכז מחשבי-העל השוויצריים הלאומי. "לקחנו קצת סיכון לבזבז זמן אדיר של זמן מחשבת-על כדי לדמות גלקסיה יחידה ברזולוציה גבוהה במיוחד", אמר מדאו.
במשך למעלה משני עשורים, הניסיונות ליצור התפתחות של גלקסיה מסוג שביל החלב היו ממש מחוץ לתפיסתם של החוקרים. הם פשוט לא הצליחו לייצר את הצורה הנכונה, הגודל והאוכלוסיה המתאימים לתכונות ידועות. הודות לפריצת דרך חדשה זו, התמיכה בתיאוריה של "החומר האפל הקר" שלטה ותיאוריה של המפץ הגדול תמכה. מה נתן לאריס את היתרון? נסה להבין טוב יותר את היווצרות הכוכבים.
"היווצרות כוכבים בגלקסיות אמיתיות מתרחשת בצורה מקובצת, וכדי לשחזר את זה מתוך סימולציה קוסמולוגית קשה", אמר מדאו. "זו הסימולציה הראשונה שמסוגלת לפתור את ענני הגז בצפיפות הגבוהה בה מתרחשת היווצרות כוכבים. התוצאה היא סוג של גלקסיה של שביל החלב עם בליטה קטנה ודיסק גדול. זה מראה שתרחיש החומר האפל הקר, שבו החומר האפל מספק את הפיגומים ליצירת הגלקסיה, מסוגל לייצר גלקסיות ריאליסטיות הנשלטות על הדיסק. "
ללדת את אריס זו לא הייתה משימה קלה. באמצעות הדמיות ברזולוציה נמוכה, החלו החוקרים להרכיב גושים של חומר אפל - ולעצב אותם להילות גלקטיות. משם הם בחרו מידע על הילה עם היסטוריה המונית ומיזוג דומה לזו שלנו ו"הסובב את הקלטת "לחיתוליו. על ידי התמקדות באזור קטן הם הצליחו להוסיף מידע נוסף על חלקיקים ולהגביר את הרזולוציה.
"ההדמיה עוקבת אחר אינטראקציות של יותר מ 60 מיליון חלקיקים של חומר אפל וגז. הרבה פיזיקה עוסקת בקוד - כוח המשיכה וההידרודינמיקה, היווצרות כוכבים ופיצוצים של סופרנובה - וזו הסימולציה הקוסמולוגית בעלת הרזולוציה הגבוהה ביותר שנעשתה אי פעם בדרך זו, "אמר גדס, שהוא כיום חוקר פוסט-דוקטורט במכון הטכנולוגי השוויצרי בשוויץ ציריך (ETH ציריך).
מה שמבדיל את Eris מקודמיו הוא היכולת "לראות" ברזולוציה גבוהה / צפיפות גבוהה. זה מאפשר גישה פרגמטית יותר ביחס להיווצרות הכוכבים ומיקומם. זה שיקול חשוב, מכיוון שסופרנובות מתרחשות באזורים בצפיפות גבוהה והרזולוציה הגבוהה מאפשרת לקחת אותם בחשבון.
"Supernovae מייצרים זרימות של גז מהחלק הפנימי של הגלקסיה, שם אחרת היה יוצר יותר כוכבים ויוצר בליטה גדולה", אמר מדאו. "היווצרות כוכבים מקובצת והזרקת אנרגיה מסופרנובות עושים את ההבדל בסימולציה זו."
קום, אריס ... הגיע הזמן שלך!
מקור סיפור מקורי: חדשות אוניברסיטת סנטה קרוז. לקריאה נוספת: גיבוש ספירלות מציאותיות מאוחרות ביקום LCDM: סימולציה של Eris.
