Симулирано изображение, което показва разпределението на материята във Вселената. Кредит за изображение: MPG. Щракнете за уголемяване
Консорциумът „Дева“, международна група от астрофизици от Обединеното кралство, Германия, Япония, Канада и САЩ, пусна днес (2 юни) първи резултати от най-голямата и най-реалистична симулация на растежа на космическата структура и образуването на галактики и квазари. В документ, публикуван в Nature, консорциумът Дева показва как сравняването на такива симулирани данни с големи наблюдения може да разкрие физическите процеси, които са в основата на натрупването на реални галактики и черни дупки.
„Симулацията на хилядолетието“ използва повече от 10 милиарда частици материя, за да проследи развитието на разпределението на материята в кубичен регион на Вселената над 2 милиарда светлинни години. Той държеше главния суперкомпютър в центъра за суперизчислителни услуги на Max Planck Society в Garching, Германия, зает повече от месец. Прилагайки сложни техники за моделиране на 25 Терабайта (25 милиона мегабайта) на съхранена продукция, учените Дева успяват да пресъздадат еволюционни истории за приблизително 20 милиона галактики, които населяват този огромен обем, и за свръхмасивните черни дупки, от време на време виждани като квазари в сърцата им ,
Телескопите, чувствителни към микровълните, са успели да изобразят Вселената директно, когато тя е била само на 400 000 години. Единствената по това време структура беше слаби пулсации в иначе еднообразно море от материя и радиация. Гравитационно задвижваната еволюция по-късно превърна тези пулсации в изключително богатата структура, която виждаме днес. Именно този растеж е предназначен да следва симулацията на хилядолетието, с двойните цели да провери дали тази нова парадигма за космическа еволюция наистина е в съответствие с това, което виждаме, и за изследване на сложната физика, която породи галактики и техните централни черни дупки ,
Последните постижения в космологията показват, че в момента около 70 процента от нашата Вселена се състои от тъмна енергия, мистериозно силово поле, което кара тя да се разраства все по-бързо. Около една четвърт очевидно се състои от студена тъмна материя, нов вид елементарна частица, която все още не е пряко открита на Земята. Само около 5 процента е съставен от обикновената атомна материя, с която сме запознати, повечето от тази, състояща се от водород и хелий. Всички тези компоненти са третирани в симулацията на хилядолетието.
В своята статия за Nature учените Дева използват симулацията на хилядолетието, за да изследват ранния растеж на черните дупки. Проучването на Sloan Digital Sky (SDSS) откри редица много далечни и много ярки квазари, които изглеждат домакини на черни дупки поне милиард пъти по-масивни от Слънцето в момент, когато Вселената е била под една десета от сегашната си възраст.
„Много астрономи смятат, че това е невъзможно да се примири с постепенния растеж на структурата, предвиден от стандартната картина“, казва д-р Волкер Спрингел (Институт за астрофизика на Макс Планк, Гарчинг), лидер на проекта „Милениум“ и първи автор на статията, „И все пак , когато изпробвахме моделирането на нашите галактики и квазари, установихме, че няколко масивни черни дупки се образуват достатъчно рано, за да отчетат тези много редки квадрати SDSS. Техните галактически домакини се появяват за първи път в данните на хилядолетието, когато Вселената е само на няколкостотин милиона години и до наши дни те са се превърнали в най-масивните галактики в центровете на най-големите галактически клъстери. "
За проф. Карлос Френк (Институт по компютърна космология, Университета в Дърам), ръководител на Девата във Великобритания, най-интересният аспект на предварителните резултати е фактът, че Симулацията на хилядолетието за първи път демонстрира, че характерните модели се отпечатват върху въпроса разпределението в ранните епохи и видимо директно в микровълновите карти, все още трябва да присъства и трябва да се открива при наблюдаваното разпределение на галактиките. "Ако можем да измерим барионните клатежи достатъчно добре", казва проф. Френк, "тогава те ще ни предоставят стандартен измервателен прът, за да характеризираме геометрията и историята на разширението на Вселената и така да научим за природата на Тъмната енергия."
„Тези симулации създават потресаващи образи и представляват важен етап в нашето разбиране за това как се е формирала ранната Вселена.“ каза главният изпълнителен директор на PPARC, проф. Ричард Уейд. „Симулацията на хилядолетието е блестящ пример за взаимодействието между теорията и експеримента в астрономията, тъй като последните наблюдения на астрономическите обекти могат да бъдат използвани за тестване на прогнозите на теоретичните модели от историята на Вселената.“
Най-интересните и мащабни приложения на симулацията на хилядолетието тепърва предстоят според проф. Саймън Уайт (Институт за астрофизика Макс Планк), който ръководи усилията на Девата в Германия. „Новите наблюдателни кампании ни предоставят информация с безпрецедентна точност относно свойствата на галактиките, черните дупки и мащабната структура на нашата Вселена“, отбелязва той. „Способността ни да предвиждаме последствията от нашите теории трябва да достигне ниво на точност, ако искаме да използваме тези проучвания ефективно, за да научим за произхода и същността на нашия свят. Симулацията на хилядолетието е уникален инструмент за това. Нашето най-голямо предизвикателство сега е да предоставим силата си на разположение на астрономите навсякъде, така че те да могат да вмъкнат своя собствена галактика и моделиране на квазари, за да интерпретират собствените си наблюдения. “
Оригинален източник: PPARC News Release
