Η πιο ρεαλιστική προσομοίωση των γαλαξιών του σύμπαντος. New Simulation Models Galaxies Like Never Before

Zooming into an EAGLE galaxy. An individual galaxy can be resolved from within the large-scale cosmic web, in this still image from the EAGLE simulation of the universe. EAGLE generates a more accurate picture of galaxies than any simulation of this size before it. Credit: EAGLE Project Consortium/Schaye et al.

Επιστρατεύοντας δύο υπερυπολογιστές, το Curie στη Γαλλία και το Cosmology Machine στο Ηνωμένο Βασίλειο, μια ομάδα γαλλοβρετανών ερευνητών δημιούργησε την πιο ρεαλιστική έως σήμερα προσομοίωση των γαλαξιακών δομών του σύμπαντος. Έτσι, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να μελετήσουν ακόμη καλύτερα τον σχηματισμό των γαλαξιών σε διάφορα στάδια της κοσμικής «ιστορίας», φτάνοντας έως και 14 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα.

Η προσομοίωση δημιουργήθηκε στα πλαίσια του πρότζεκτ EAGLE (Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments), στο οποίο επικεφαλής είναι το πανεπιστήμιο του Ντάραμ στη Βρετανία και το ολλανδικό πανεπιστήμιο του Λάιντεν. Στόχος του EAGLE είναι να καλύψει τα μειονεκτήματα των λογισμικών που έχουν αναπτυχθεί έως σήμερα για τον ίδιο σκοπό, και τα οποία «δημιουργούν» σύμπαντα με γαλαξίες που δεν αντιστοιχούν στην ηλικία, την ποικιλία και τη μάζα των πραγματικών γαλαξιών. Επίσης, οι παλιότερες προσομοιώσεις δεν περιείχαν αρκετά μεγάλο αριθμό γαλαξιών, ώστε να περιγράφουν με αξιοπιστία τις αλληλεπιδράσεις τους.

Σε άρθρο τους στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, οι επιστήμονες από το πρότζεκτ EAGLE αναφέρουν πως το εικονικό σύμπαν θα μπορούσε να «χωρέσει» σε έναν κύβο με ακμή 100 Megaparsec, δηλαδή πάνω από 300 εκατομμύρια έτη φωτός. Επομένως, ο «κόσμος» που δημιούργησαν στους υπερυπολογιστές περιέχει 10.000 γαλαξίες, με τη κάθε μία από αυτές τις δομές να έχει μέγεθος τουλάχιστον όσο και ο Γαλαξίας μας.

This long-exposure Hubble Space Telescope image of massive galaxy cluster Abell 2744 is the deepest ever made of any cluster of galaxies. It shows some of the faintest and youngest galaxies ever detected in space. Abell 2744, located in the constellation Sculptor, appears in the foreground of this image. It contains several hundred galaxies as they looked 3.5 billion years ago. The immense gravity in Abell 2744 acts as a gravitational lens to warp space and brighten and magnify images of nearly 3,000 distant background galaxies. Credit: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI)

Παράλληλα, για την αναπαραγωγή όλων των τύπων γαλαξιών που υπάρχουν και στο πραγματικό σύμπαν, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Το αποτέλεσμα ήταν να δημιουργήσουν το πιο ακριβές έως σήμερα μοντέλο της υδροδυναμικής συμπεριφοράς του σύμπαντος, η οποίο είχε σαν αποτέλεσμα τον σχηματισμό των γαλαξιακών δομών. Είναι χαρακτηριστικό πως, για να «τρέξει» η προσομοίωση, χρειάσθηκε 1,5 μήνας.

Unlike previous visualizations, the Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments (EAGLE) simulation incorporates galactic winds into the equation to mold the Universe. A team of astronomers from the Universities of Leiden in the Netherlands and Durham in the UK used some of the largest computers in the UK and France to develop the visualization. Credit: Universities of Leiden and Durham, Jim Geach, Rob Crain

«Το σύμπαν που δημιουργείται στον υπολογιστή μοιάζει ακριβώς με το πραγματικό. Υπάρχουν παντού γαλαξίες, με όλα τα σχήματα και μεγέθη που έχω παρατηρήσει χρησιμοποιώντας τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου. Ακόμη καλύτερα, πατώντας ένα κουμπί, μπορώ επίσης να κάνω τον χρόνο να αρχίσει να κυλά αντίστροφο στο “σύμπαν” του EAGLE», δήλωσε στο σάιτ του πανεπιστημίου του Ντάραμ ο Ρίτσαρντ Μπάουερ, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο και μέλος του πρότζεκτ.

Πέρα από το μέγεθος του εικονικού κόσμου, μια ακόμη σημαντική ιδιαιτερότητά του είναι πως για πρώτη φορά προσομοιώνει και τους γαλαξιακούς ανέμους, δηλαδή τις ροές σωματιδίων οι οποίες επηρεάζουν την ποσότητα «πρώτων υλών» στους γαλαξίες, για τον σχηματισμό νέων άστρων. Μια παράμετρος που κάνει τον «κόσμο» των Curie και Cosmology Machine να μοιάζει ακόμη περισσότερο με τον πραγματικό.