Cercetătorii au făcut unul dintre cele mai complexe calcule astrofizice pentru a reprezenta 13,8 miliarde de ani de istorie într-un mic cub al cosmosului. Datorită acestui fapt, au observat noi proprietăți ale galaxiilor

Știri conexe

Să ne imaginăm pentru o clipă că întregul univers este o persoană. Omenirea s-a născut când acea persoană este deja adultă și matură, dar ne interesează să știm cum erau adolescența, copilăria și nașterea sa, acum 13,8 miliarde de ani. Pentru a afla, nu putem călători înapoi în timp, Dar putem privi cu instrumentele noastre cât mai mult posibil, pentru a captura lumina pe care galaxiile îndepărtate au emis-o în urmă cu miliarde de ani, când această persoană era mai tânără. În acest fel, printre altele, cosmologii încearcă să înțeleagă evoluția universului: cum s-a condensat materia, când universul a devenit transparent, unde și de ce masa s-a acumulat în unele locuri în timp ce spațiul-timp s-a extins. Si deasemenea cum s-au născut semințele stelelor și galaxiilor, primele găuri negre, cum și când au murit primele stele sau cum îmbătrânesc galaxiile.

perfectă

La urma urmei, toate acele fenomene complexe și fascinante, care par rodul fanteziei, sunt reale, sunt de cealaltă parte a unui telescop simplu și explica de unde venim și unde trăim. Două studii publicate săptămâna aceasta în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society au făcut un efort major pentru a reconstrui istoria universului. Oamenii de știință de la Institutele Max Planck pentru Astrofizică și Astronomie (Germania) au realizat cea mai completă simulare a întregii istorii de viață a universului, reproducând evoluția sa generală, dar și nașterea stelelor și galaxiilor. Lucrarea a imitat evoluția a 20.000 de milioane de particule și a necesitat contribuția a 16.000 de miezuri de la supercomputerul Hazel Hen, 24 de ore pe zi, în fiecare zi pe săptămână, pe tot parcursul unui an întreg.

Un univers în miniatură

Rezultatul tuturor acestor lucrări este TNG50, cea mai detaliată simulare cosmologică pe scară largă până în prezent. Mai mult, acest model a dezvăluit, pentru prima dată, că geometria gazelor cosmice curge în jurul galaxiilor determină structura acestora și invers. De asemenea, ne-a permis să observăm cum galaxiile își dobândesc structura turtită în timp din nori de gaz amorf.

Virtutea TNG50 este de a combina două simulări: una care reprezintă evoluția întregului univers într-o „cutie” și cealaltă care a reușit să coboare la un nivel ridicat de detalii, da, cu prețul marea investiție în resurse a unui supercomputer. De fapt, acesta este unul dintre cele mai complexe calcule astrofizice realizate vreodată.

Rezultatul este simularea unui „cub” al universului de 230 de milioane de ani lumină pe o parte, cu capacitatea de a discerne evenimente cu o rezoluție temporală de un milion de ani. În plus, TNG50 urmărește evoluția a mii de galaxii și 20 de miliarde de particule, reprezentând materie întunecată, stele, gaz cosmic, câmpuri magnetice și găuri negre supermasive, pe o perioadă de 13,8 miliarde de ani.

Proprietăți emergente în univers

„Experimente numerice de acest gen au un succes deosebit atunci când obțineți mai mult decât investiți”, a declarat Dylan Nelson, codirector de cercetare alături de Annalisa Pillepich, într-un comunicat. «În simularea noastră, am văzut fenomene care nu fuseseră programate explicit în cod. Ele au apărut pur și simplu în mod natural, datorită interacțiunii complexe a ingredientelor fizice de bază ale modelului nostru de univers.

De fapt, simularea TNG50 a reflectat două comportamente emergente fără a fi programată pentru aceasta. Una este formarea discurilor galactice rotative din nori mari, haotici de gaz în vremurile timpurii. Cealaltă este generarea de „vânturi” puternice de gaze originar din supernove și găuri negre supermasive.

Nașterea galaxiilor

Primul fenomen arată modul în care norii amorfi se aplatizează, se rotesc și formează galaxii spirale. Mai mult, potrivit Annalisa Pillepich, lucrarea arată cum în ultimii 10 miliarde de ani galaxiile s-au aplatizat și structura lor haotică a fost considerabil ordonată: „Universul era mult mai haotic când avea doar câteva miliarde de ani!», A spus cercetătorul.

Mai mult, dacă în vremuri anterioare galaxiile emiteau jeturi de gaz în toate direcțiile, datorită activității supernovelor și găurilor negre supermasive, în timp aceste fluxuri au avut tendința de a se orienta, până când au fost conținute în două conuri mari, în al căror centru se află însăși galaxia.

Surse galactice

În plus, simularea arată cum fluxul acestor jeturi încetinește ca urmare a atragerii halourilor de materie întunecată. Deci până la punctul că jeturile merg înapoi și cad pe periferia galaxiilor, ca și cum ar fi o sursă, permițând reciclarea acelei materii și a acelei energii. De fapt, potrivit autorilor, aceste jeturi promovează galaxia să aibă o formă de disc, iar discul în sine promovează formarea acestor fântâni.

Rezultatele acestor două studii sunt deja interesante de la sine, dar în viitor datele din simularea TNG50 vor fi disponibile tuturor astronomilor. Prin urmare, autorii acestor studii sper că pot fi descoperite noi proprietăți emergente ale universului. Cu siguranță vor ajuta să înțelegem istoria incitantă a locului în care trăim.