في الوقت الذي تستغرقه ولادة حياة الإنسان ، أدى الكمبيوتر العملاق وفريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، ومعهد الفيزياء النظرية في زيوريخ إلى أول محاكاة للفيزياء التي تنطوي عليها تشكيل المجرة التي أنتجت درب التبانة. سموا طفلهم ايريس ...
قال خافييرا غيديس ، الذي حصل مؤخرا على درجة الدكتوراه: "فشلت الجهود السابقة لتشكيل مجرة قرص ضخمة مثل مجرة درب التبانة ، لأن المجرات المحاكية انتهت بتضخم مركزي ضخم مقارنة بحجم القرص". في علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز وهو أول مؤلف ورقة تم قبولها للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية.
مثل درب التبانة ، فإن Eris هي مجرة حلزونية جميلة - شكلها ومحتواها النجمي متطابقان تمامًا مثل النمذجة. من خلال دراسة مجرتنا وغيرها مثلها ، فإن هذه المحاكاة تناسب القالب من كل زاوية. قال جويديس: "قمنا بتشريح المجرة بعدة طرق مختلفة للتأكد من أنها تتناسب مع الملاحظات".
كما شاركت "سبع شقيقات" في المشروع. تولى جهاز Pleiades العملاق المتطور التابع لناسا مهمة 1.4 مليون ساعة معالج. لكن الحسابات لم تتوقف عند هذا الحد. كما تم إجراء محاكاة على الحواسيب الفائقة في UCSC والمركز الوطني السويسري للحوسبة الفائقة. قال ماداو: "لقد خاطرنا ببعض المخاطرة بإنفاق قدر كبير من وقت الكمبيوتر العملاق لمحاكاة مجرة واحدة بدقة عالية للغاية".
لأكثر من عقدين ، كانت محاولات إنشاء تطور مجرة درب التبانة خارج متناول الباحثين. لم يكونوا قادرين على إنتاج الشكل والحجم والسكان المناسبين لملاءمة الخصائص المعروفة. بفضل هذا الاختراق الجديد ، ساد الدعم لنظرية "المادة المظلمة الباردة" ودعمت نظرية الانفجار الكبير. ما الذي أعطى إريس الحافة؟ جرب تشكيل النجوم الذي نفهمه بشكل أفضل الآن.
قال ماداو "إن تكوين النجوم في المجرات الحقيقية يحدث بطريقة متفاوتة ، ومن الصعب إعادة إنتاج ذلك من محاكاة كونية". "هذه هي المحاكاة الأولى القادرة على حل السحب عالية الكثافة للغاز حيث يحدث تكوين النجوم ، والنتيجة هي نوع مجرة درب التبانة مع انتفاخ صغير وقرص كبير. ويوضح أن سيناريو المادة المظلمة الباردة ، حيث توفر المادة المظلمة سقالات لتكوين المجرة ، قادرة على توليد مجرات واقعية يسيطر عليها القرص. "
لم تكن ولادة إيريس مهمة سهلة. من خلال المحاكاة منخفضة الدقة ، بدأ الباحثون في تجميع كتل من المادة المظلمة - لتشكيلها في هالات المجرة. من هناك اختاروا معلومات عن هالة لها نفس الكتلة والاندماج بتاريخنا و "لف الشريط" إلى طفولته. من خلال التركيز على منطقة صغيرة ، تمكنوا من إضافة معلومات جزيئية إضافية وزيادة الدقة.
"تتبع المحاكاة تفاعلات أكثر من 60 مليون جسيم من المادة المظلمة والغاز. قال Guedes ، وهو حاليا باحث ما بعد الدكتوراه في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ (ETH زيورخ).
ما يميز Eris عن سابقاته هو القدرة على "الرؤية" بدقة عالية / كثافة عالية. هذا يسمح باتباع نهج أكثر عملية لتشكيل النجوم ووضعها. إنه اعتبار مهم ، لأن المستعر الأعظم يحدث في مناطق عالية الكثافة وتسمح الدقة العالية بأخذها في الاعتبار.
قال ماداو: "تنتج المستعرات الأعظمية تدفقات الغازات الخارجة من الجزء الداخلي للمجرة حيث ستشكل المزيد من النجوم وإلا ستنتفخ بشكل كبير". "تكوين النجوم العنقودية وحقن الطاقة من المستعرات الأعظمية يحدثان فارقًا في هذه المحاكاة."
انهض ايريس ... حان وقتك!
مصدر القصة الأصلية: أخبار جامعة سانتا كروز. لمزيد من القراءة: تشكيل اللوالب الواقعية المتأخرة في عالم LCDM: محاكاة إيريس.
