Фото:
РИА Новости
Ученые из Германии и США завершили проект TNG50 по созданию самой подробной на сегодняшний день крупномасштабной модели эволюции галактик. Впервые удалось увидеть в деталях, как образуются галактики и как они развивались сразу после Большого взрыва. Результаты опубликованы в двух номерах (часть 1, часть 2) журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
TNG50 — первый цифровой симулятор, сочетающий моделирование огромного объема пространства с очень высокой детализацией. Он позволяет воссоздать физические явления, протекавшие в кубическом объеме пространства со стороной 230 миллионов световых лет в масштабе всего лишь нескольких световых лет, отслеживая одновременную эволюцию тысяч галактик за 13,8 миллиардов лет космической истории. Модель включает более 20 миллиардов частиц, имитирующих темную материю, звезды, космический газ, магнитные поля и сверхмассивные черные дыры.
Расчеты были выполнены на суперкомпьютере Hazel Hen, расположенном в Штутгарте (Германия), который имеет 16 тысяч вычислительных ядер. Работа шла круглые сутки семь дней в неделю в течение более чем одного года, что эквивалентно пятнадцати тысячам лет при использовании одноядерного процессора.
Симулятор TNG50 впервые позволил рассчитать динамику потоков космического газа, окружающего галактики. Выяснилось, что геометрия газового потока определяет форму и структуру галактики.
Ученые увидели, как из хаотичных газовых облаков формируются плоские диски спиральных галактик, похожих на Млечный путь. На следующем этапе эволюции эти "галактические карусели" начинают выбрасывать потоки "галактического ветра".
Такие потоки возникают в результате взрывов сверхновых и активности сверхмассивной черной дыры. Сначала они хаотично вытекают из галактики в разных направлениях, но затем, используя пути наименьшего сопротивления, потоки локализуются в виде двух конусов, сходящихся вершинами в центре галактики.
У широких оснований конусов, максимально удаленных от центров, газ под действием гравитации замедляется, останавливается и падает обратно на галактику, в результате чего формируется своего рода "галактический фонтан". В результате газ из центра звездной системы постепенно перемещается на периферию, что приводит к еще большему превращению ее в правильную плоскую дисковую структуру.
Все эти явления астрофизики наблюдали впервые.
В пресс-релизе Королевского астрономического общества приводятся слова одного из двух руководителей исследования Дилана Нельсона (Dylan Nelson) из немецкого Институт астрофизики Макса Планка: "Численные эксперименты такого рода особенно успешны, когда вы получаете больше, чем ожидаете. В нашем моделировании мы видим явления, которые не были запрограммированы. Эти явления возникают естественным образом из сложного взаимодействия основных физических компонентов нашей модели Вселенной".
