Μια νέα προσομοίωση του σύμπαντος αποδίδει πολύ ρεαλιστικούς γαλαξίες

Για πολλά χρόνια οι αστρονόμοι μελετούσαν το σχηματισμό των γαλαξιών χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις σε υπολογιστή, αλλά με περιορισμένη επιτυχία. Οι γαλαξίες που σχηματίζονταν στις προσομοιώσεις, ήταν συχνά με μεγάλες μάζες, πολύ μικροί, πολλοί μεγάλης ηλικίας και πολύ σφαιρικοί.

Τώρα, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων, με βάσεις τα Πανεπιστήμια του Leiden στην Ολλανδία και Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο και με επικεφαλής τον καθηγητή του Πανεπιστημίου του Leiden, Joop Schaye, ανέπτυξε μια προσομοίωση του σύμπαντος στην οποία δημιουργούνται ρεαλιστικοί γαλαξίες. Η μάζα, το μέγεθος και η ηλικία είναι ίδια με τις τιμές που μετρούνται στους γαλαξίες που παρατηρούνται. Η ομοιότητα προκαλείται με την προσομοίωση των ισχυρών γαλαξιακών ανέμων-αερίων που φυσούν από τους γαλαξίες.

Οι προσομοιώσεις χρειάστηκε να «τρέξουν» αρκετούς μήνες σε δυο από τους μεγαλύτερους υπολογιστές που χρησιμοποιούνται στην επιστημονική έρευνα σε Ηνωμένο Βασίλειο και Γαλλία: τον «Cosmology Machine» στο Durham και τον «Curie» στο Παρίσι. Οι αστρονόμοι μπορούν τώρα να χρησιμοποιούν τα αποτελέσματα για να μελετούν την εξέλιξη των γαλαξιών περίπου από 14 δισεκατομμύρια χρόνια πριν μέχρι σήμερα. Τα αποτελέσματα των ερευνών δημοσιεύθηκαν στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, σε άρθρο με τίτλο “The EAGLE project: simulating the evolution and assembly of galaxies and their environments“.

Οι γαλαξίες που σχηματίστηκαν στη προσομοίωση EAGLE (Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments) είναι περισσότερο κοντά στην εικόνα των πραγματικών γαλαξιών χάρη στους ισχυρούς γαλαξιακούς ανέμους, οι οποίοι φυσούν το αέριο τροφοδότη που χρειάζεται για το σχηματισμό των άστρων. Στη προσομοίωση EAGLE αυτοί οι γαλαξιακοί άνεμοι-που τροφοδοτούνται από άστρα, υπερκαινοφανείς και υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες-είναι ισχυρότεροι από ότι σε προηγούμενες προσομοιώσεις. Τα μεγέθη και τα σχήματα των χιλιάδων γαλαξιών που σχηματίζονται στη προσομοίωση EAGLE, είναι επίσης όμοια με αυτά των γαλαξιών που οι αστρονόμοι παρατηρούν στο σύμπαν.

«Το σύμπαν που δημιουργείται από τους υπολογιστές είναι όπως ακριβώς το πραγματικό. Υπάρχουν γαλαξίες παντού, σε όλα τα σχήματα, τα μεγέθη και τα χρώματα που έχω παρατηρήσει με τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου. Είναι απίστευτο. Στο σύμπαν του EAGLE μπορώ πατώντας ένα κουμπί να κάνω το χρόνο να «τρέξει» προς τα πίσω», είπε ένας από τους συγγραφείς του άρθρου, ο Richard Bower από το Durham University. Έχοντας αναπτύξει μια προσομοίωση που παράγει γαλαξίες με χαρακτηριστικά όμοια με αυτά των γαλαξιών που παρατηρούν οι αστρονόμοι, μπορούμε τώρα να μελετήσουμε λεπτομερώς την εξέλιξη των μεμονωμένων γαλαξιών. «Είναι η αρχή μιας νέα εποχής για εμάς», δήλωσε ο Rob Crain, ένας από τους συγγραφείς από το Πανεπιστήμιο John Moores του Liverpool. «Μπορούμε τώρα να διαχειριστούμε τις συνθήκες του σύμπαντος και να μελετήσουμε την εξέλιξη των γαλαξιών κατά τη διάρκεια των 14 δισεκατομμυρίων χρόνων».

Περισσότερα: “The EAGLE project: simulating the evolution and assembly of galaxies and their environments,” Schaye et al. 2015, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 446, 521-554. DOI: 10.1093/mnras/stu2058

Οι εικόνες (από το phys.org) είναι μεγέθυνση ενός γαλαξία που σχηματίστηκε στη προσομοίωση EAGLE. Οι πρώτες δυο εικόνες είναι πλευράς 326 και 32,6 εκατομμυρίων ετών φωτός και δείχνουν την κατανομή του αερίου σε ένα περιβάλλον μεγάλης κλίμακας. Τα κόκκινα και μπλε χρώματα δείχνουν αντίστοιχα υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες αερίου. Η τρίτη εικόνα δείχνει το αστρικό φως σε μια περιοχή 0,2 εκατομμυρίων ετών φωτός. Credit: J. Schaye et al. 2015.