Учените създадоха най-детайлния виртуален модел на Вселената
Образуването на галактиките е комплициран танц на материята и силата, който протича в галактически мащаби и обгръща милиарди години. По какъв метод от Големия гърмеж са зародили разнообразните добре структурирани и динамични галактики, които виждаме през днешния ден, е една от най-трудните и нерешени загадки на космологията.
В търсене на вероятни решения и отговори интернационален екип от учени сътвори най-детайлния и огромен модел на Вселената. Това е симулацията, която физиците назовават TNG50 . Тяхната виртуална галактика обгръща към 230 милиона светлинни години и съдържа десетки хиляди разрастващи се галактики с равнище на подробност, което до момента се оферираше за единствено една вселена. Симулацията наблюдава повече от 20 милиарда обекти – тъмна материя, газове, звезди и свръхмасивни черни дупки и всички това в продължение на 13,8 милиарда години.
Безпрецедентните резолюция и мащаб са дали опция на откривателите да получат основна информация за предишното на Вселената, да покажат по какъв метод галактиките са получили своите необикновени форми и по какъв метод звездните гърмежи и черните дупки са провокирали тази галактична еволюция. Резултатите от тази симулация са разказани в две публикации, които ще бъдат оповестени в декемврийския брой на списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
TNG50 е най-новата симулация, основана в границите на плана IllustrisTNG, задачата на който е основаването на колкото се може по-пълна и огромна картина на развиването на Вселената без да бъдат наранени дребните елементи за обособените галактики.
„Тази симулация е един голям масив от данни, който може доста да ни покаже посредством неговия анализ и да ни даде опция да схванем по какъв начин протича еволюцията на галактиките“ – сподели Пол Тори, доцент по физика в университета на Флорида и съавтор на проучването. „Принципно новото в TNG50 е, че получавате доста висока пространствена и всеобща резолюция на галактиките, което дава ясна визия за вътрешната конструкция на тези галактически системи, както и за тяхното пораждане и развиване.
Високата подробност на симулацията е излязла много скъпо. За построяването на виртуалния модел са употребявани 16 000 процесорни ядра на суперкомпютъра Hazel Hen в Щутгарт, Германия. За съпоставяне, един мощен домакински компютър би се справил с тези калкулации за към 20 000 години. Въпреки че това е една от най-сложните и тежки за пресмятане астрофизични симулации в историята, учените смятат, че вложенията в този модел към този момент дават дивиденти.
„Числените опити от сходен жанр са изключително сполучливи, когато получавате повече, в сравнение с сте вложили“ – споделя Дилън Нелсън, съавтор на това проучване. „В нашия модел виждаме възникването на феномени, които не са програмирани в кода на симулацията. Тези феномени протичат по натурален метод в следствие от комплицираното взаимоотношение на главните физични съставни елементи в нашия виртуален модел на Вселената“.
Възникналите в компютърната симулация феномени могат да имат извънредно значимо значение за разбирането на това, за какво нашата Вселена в този момент, 13,8 милиарда години след Големия гърмеж, наподобява точно по този метод. TNG50 даде опция на учените с очите си да видят по какъв метод от турбулентните облаци газ са зародили галактиките малко след раждането на Вселената.
Учените съумяха да видят по какъв метод дискообразните галактики, които са най-близки до Млечния път, по натурален метод пораждат в границите на компютърния модел, по какъв начин се основават спиралните ръкави и структурите, разпростряли се чак от централните свръхмасивни черни дупки. При сравнението на компютърната Вселена с истинската се вижда, че опитът значително съответствува с действителността.
Интересно е, че до момента в който моделираните от суперкомпютъра галактики последователно се трансформират в добре структурирани въртящи се спирални дискове, стартира да се демонстрира чужд до момента развой. Взривовете на свръхновите и на свръхмасивните черни дупки в центъра на Вселената основават високоскоростни газови потоци. Тези потоци се трансформират във фонтани от газ, издигащи се на хиляди светлинни години над галактиките.
Моделираните благодарение на суперкомпютър галактични клъстъри. В това изображение структурите от тъмна материя, показани с бял цвят, се сливат в общи структури, до момента в който свръхмасивните черни дупки и свръхновите изхвърлят в пространството газ, чието придвижване е показано с червен цвят
Гравитационното привличане в последна сметка връща огромна част от този газ назад към галактичния диск и го разпределя на неговата периферия, като по този метод се основава противоположна връзка с приключване и приток на газ. И още, точно тези газове форсират превръщането на галактиките в тънки въртящи се спирални дискове.
Това са единствено първичните наблюдения и заключения, като учените са още прекомерно надалеч от завършването на разбора на своя виртуален модел. Екипът има намерение да разгласява всички данни от моделирането, с цел да могат астрономите от целия свят да могат да учат тази виртуална Вселена.
„Сега, когато приключихме с нашето моделиране, следва да изминем доста дълъг път“ – сподели Тори. „В момента, огромен екип учени работи върху по-доброто схващане на детайлните свойства на формиращите се в компютърния модел виртуални галактики и да хвърлят повече светлина върху еволюцията на нашата Вселена“.
Да си напомним, че Нобеловата премия за физика тази година бе връчена на учените, разширили нашето знание за структурата на Вселената и нашето място в нея. Наградата за физика бе разграничена на три елементи, които получиха учените, обединили достиженията в проучването на Вселената. Според формулировката на Нобеловия комитет, премията се присъжда „ за приноса в нашето схващане за еволюцията на Вселената и мястото на Земята в космоса„.
В търсене на вероятни решения и отговори интернационален екип от учени сътвори най-детайлния и огромен модел на Вселената. Това е симулацията, която физиците назовават TNG50 . Тяхната виртуална галактика обгръща към 230 милиона светлинни години и съдържа десетки хиляди разрастващи се галактики с равнище на подробност, което до момента се оферираше за единствено една вселена. Симулацията наблюдава повече от 20 милиарда обекти – тъмна материя, газове, звезди и свръхмасивни черни дупки и всички това в продължение на 13,8 милиарда години.
Безпрецедентните резолюция и мащаб са дали опция на откривателите да получат основна информация за предишното на Вселената, да покажат по какъв метод галактиките са получили своите необикновени форми и по какъв метод звездните гърмежи и черните дупки са провокирали тази галактична еволюция. Резултатите от тази симулация са разказани в две публикации, които ще бъдат оповестени в декемврийския брой на списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
TNG50 е най-новата симулация, основана в границите на плана IllustrisTNG, задачата на който е основаването на колкото се може по-пълна и огромна картина на развиването на Вселената без да бъдат наранени дребните елементи за обособените галактики.
„Тази симулация е един голям масив от данни, който може доста да ни покаже посредством неговия анализ и да ни даде опция да схванем по какъв начин протича еволюцията на галактиките“ – сподели Пол Тори, доцент по физика в университета на Флорида и съавтор на проучването. „Принципно новото в TNG50 е, че получавате доста висока пространствена и всеобща резолюция на галактиките, което дава ясна визия за вътрешната конструкция на тези галактически системи, както и за тяхното пораждане и развиване.
Високата подробност на симулацията е излязла много скъпо. За построяването на виртуалния модел са употребявани 16 000 процесорни ядра на суперкомпютъра Hazel Hen в Щутгарт, Германия. За съпоставяне, един мощен домакински компютър би се справил с тези калкулации за към 20 000 години. Въпреки че това е една от най-сложните и тежки за пресмятане астрофизични симулации в историята, учените смятат, че вложенията в този модел към този момент дават дивиденти.
„Числените опити от сходен жанр са изключително сполучливи, когато получавате повече, в сравнение с сте вложили“ – споделя Дилън Нелсън, съавтор на това проучване. „В нашия модел виждаме възникването на феномени, които не са програмирани в кода на симулацията. Тези феномени протичат по натурален метод в следствие от комплицираното взаимоотношение на главните физични съставни елементи в нашия виртуален модел на Вселената“.
Възникналите в компютърната симулация феномени могат да имат извънредно значимо значение за разбирането на това, за какво нашата Вселена в този момент, 13,8 милиарда години след Големия гърмеж, наподобява точно по този метод. TNG50 даде опция на учените с очите си да видят по какъв метод от турбулентните облаци газ са зародили галактиките малко след раждането на Вселената.
Учените съумяха да видят по какъв метод дискообразните галактики, които са най-близки до Млечния път, по натурален метод пораждат в границите на компютърния модел, по какъв начин се основават спиралните ръкави и структурите, разпростряли се чак от централните свръхмасивни черни дупки. При сравнението на компютърната Вселена с истинската се вижда, че опитът значително съответствува с действителността.
Интересно е, че до момента в който моделираните от суперкомпютъра галактики последователно се трансформират в добре структурирани въртящи се спирални дискове, стартира да се демонстрира чужд до момента развой. Взривовете на свръхновите и на свръхмасивните черни дупки в центъра на Вселената основават високоскоростни газови потоци. Тези потоци се трансформират във фонтани от газ, издигащи се на хиляди светлинни години над галактиките.
Моделираните благодарение на суперкомпютър галактични клъстъри. В това изображение структурите от тъмна материя, показани с бял цвят, се сливат в общи структури, до момента в който свръхмасивните черни дупки и свръхновите изхвърлят в пространството газ, чието придвижване е показано с червен цвят Гравитационното привличане в последна сметка връща огромна част от този газ назад към галактичния диск и го разпределя на неговата периферия, като по този метод се основава противоположна връзка с приключване и приток на газ. И още, точно тези газове форсират превръщането на галактиките в тънки въртящи се спирални дискове.
Това са единствено първичните наблюдения и заключения, като учените са още прекомерно надалеч от завършването на разбора на своя виртуален модел. Екипът има намерение да разгласява всички данни от моделирането, с цел да могат астрономите от целия свят да могат да учат тази виртуална Вселена.
„Сега, когато приключихме с нашето моделиране, следва да изминем доста дълъг път“ – сподели Тори. „В момента, огромен екип учени работи върху по-доброто схващане на детайлните свойства на формиращите се в компютърния модел виртуални галактики и да хвърлят повече светлина върху еволюцията на нашата Вселена“.
Да си напомним, че Нобеловата премия за физика тази година бе връчена на учените, разширили нашето знание за структурата на Вселената и нашето място в нея. Наградата за физика бе разграничена на три елементи, които получиха учените, обединили достиженията в проучването на Вселената. Според формулировката на Нобеловия комитет, премията се присъжда „ за приноса в нашето схващане за еволюцията на Вселената и мястото на Земята в космоса„.
Източник: kaldata.com
КОМЕНТАРИ