Символічно: ученим знадобилося дев’ять місяців, щоб надпотужний суперкомп’ютер розрахував докладну модель народження спіральної галактики. Вийшло дуже схоже на нашу.
«Попередні спроби розрахувати формування масивної спіральної галактики на зразок Чумацького Шляху були безуспішними», — говорить Джав’єра Гуедес (Javiera Guedes), одна з авторів нової моделі, яку умовно назвали «Ерида» (Eris).
Ерида, що народилася в суперкомп’ютері відповідно до закладених ученими параметрів і алгоритмів, — класична велика спіральна галактика з перемичкою з яскравих зір, яка перетинає її приблизно посередині. Вона в усьому схожа на нашу власну галактику, включно з яскравістю, відношенням розмірів перемички до розмірів самого диска, зоряним «населенням» та іншими ключовими параметрами.
За словами керівника групи вчених, професора П’єро Мадау (Piero Madau), розрахунки потребували величезної кількості машинного часу, зокрема 1,4 млн процесоро-годин суперкомп’ютера NASA Pleiades (сьомого у світовому рейтингу найпродуктивніших обчислювальних систем Top500), причому деякі «нескладні» розрахунки проводилися на потужностях Каліфорнійського університету в Санта-Крузі (UCSC) та швейцарського Національного суперкомп’ютерного центру (SNSC).
Утім, результат був того вартий. Він дозволив підтвердити прийняту сьогодні теорію, у межах якої еволюцію великомасштабних структур Всесвіту спрямовує так звана «холодна темна матерія». («Темна» — тому що не бере участі в жодних взаємодіях зі звичайною матерією, крім гравітаційної, зокрема не випускає й не поглинає випромінювання. «Холодна» ж у цьому разі означає, що вона рухається зі швидкістю, набагато меншою за швидкість світла. Як наслідок, холодна темна матерія здатна формувати великі стабільні утворення, можливо, навіть цілі «темні галактики».)
Теорія припускає, що невдовзі після Великого вибуху крихітні флуктуації густини привели до появи перших згустків темної матерії, які надалі зростали та зливалися. Звичайна матерія, з якої згодом утворилися пил, зорі, планети й усе інше, при цьому становить менш ніж 5% маси Всесвіту; у своєму русі вона підкорялася притяганню згустків темної матерії, і цілі галактики виростали в оточенні гало з темної матерії.
На жаль, спроби змоделювати цей процес, які робили протягом усіх останніх десятиліть, були невдалими, і жодна з них не привела до «народження» стрункої та великої галактики, подібної до Чумацького Шляху з його сплощеним диском, центральною перемичкою й великими сяйливими спіральними рукавами. На думку П’єро Мадау, ключовим чинником успіху його Ериди стало коректне й точне моделювання процесу зореутворення: «Зорі в галактиках формуються в досить щільних скупченнях, і відтворити цей процес під час симуляції дуже непросто… Нам уперше вдалося зробити це для щільних газопилових хмар, де відбувається народження нових зір. І отримати результат — галактику, схожу на Чумацький Шлях»…
Моделювання почалося з наближеної симуляції еволюції згустків і гало темної матерії, які стали структурною основою для появи сучасних галактик. Потім учені вибрали гало, за властивостями близьке до того, що, найімовірніше, оточує Чумацький Шлях, і «відмотали час назад», до початкових умов. Так було вибрано менший, придатніший для моделювання регіон, який розрахували вже з додаванням звичайної матерії та підвищеною роздільністю, що дозволила простежити долю величезної кількості частинок — загалом понад 60 млн — з урахуванням усіляких взаємодій: гравітаційних, гідродинамічних, із впливом вибухів наднових тощо, тощо. Результат очевидний: такою стрункою, охайною «близнючкою» Чумацького Шляху важко не замилуватися.
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):