За последнее десятилетие были достигнуты значительные успехи в компьютерном моделировании, которое позволяет реалистично рассчитать, как формируются галактики. Это космологическое моделирование имеет решающее значение для нашего понимания того, откуда берутся галактики, звезды и планеты. Однако на прогнозы, сделанные на основе таких моделей, влияют ограничения в разрешении моделирования, а также предположения о ряде факторов, таких как жизнь и гибель звезд и эволюция межзвездной среды.
Чтобы свести к минимуму источники ошибок и производить более точное моделирование, 160 исследователей из 60 высших учебных заведений — во главе с Санти Рока-Фабрегой из Лундского университета, Джи-хун Кимом из Сеульского национального университета и Джоэлом Р. Примаком из Калифорнийского университета — объединили усилия и теперь представляют результаты крупнейшего за всю историю сравнительного моделирования.
"Чтобы продвинуться в разработке теории формирования галактик, крайне важно сравнить результаты и коды различных симуляций. Теперь мы сделали это, объединив конкурирующие группы кодов, лежащие в основе лучших в мире симуляторов галактик, в своего рода суперкомпозиции ", - говорит Санти Рока-Фабрега, исследователь в области астрофизики.
Три статьи из этого сотрудничества, известные как CosmoRun simulations, были приняты к публикации в The Astrophysical Journal. В нем исследователи проанализировали формирование галактики с той же массой, что и Млечный Путь. Моделирование основано на тех же астрофизических предположениях об ультрафиолетовом фоновом излучении, создаваемом первыми звездами во Вселенной, охлаждении и нагреве газа и процессе звездообразования.
Новые результаты позволяют исследователям сделать вывод, что дисковые галактики, подобные Млечному Пути, сформировались очень рано в истории Вселенной, в соответствии с наблюдениями телескопа Джеймса Уэбба. Они также нашли способ привести количество галактик—сателлитов - галактик, вращающихся вокруг более крупных галактик, — в соответствие с наблюдениями, наконец решив 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, которые ранее были стандартом.
"Работа продолжалась в течение последних восьми лет и потребовала проведения сотен симуляций и использования сотен миллионов часов суперкомпьютерных средств", - говорит Санти Рока-Фабрега.
Теперь путешествие продолжается, чтобы еще больше усовершенствовать моделирование формирования галактик. С каждым технологическим достижением Санти Рока-Фабрега и его коллеги надеются добавлять новые фрагменты в головокружительную головоломку о рождении 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.
Источник: The Astrophysical Journal, Лундский университет
На изображении:
Часть моделируемой вселенной. В центре галактика рождается из газа, который позже превращается в звезды. Весь процесс занимает миллиарды лет, но моделируется всего за несколько месяцев суперкомпьютерами.
Дополнительные материалы
