Сказать, что наша Вселенная — большое место, это, мягко говоря, преуменьшение. И последние достижения науки делают удивительно динамичным наше понимание влияния темной материи и черных дыр на формирование галактик. Чтобы всё это отследить, требуется впечатляющее компьютерное оборудование и продуманный код, что как раз и появилось у астрофизиков, благодаря последней симуляции модели нашей Вселенной.
Уже сейчас она может составлять точные прогнозы и строить догадки, которые, без сомнения, приведут к куче потрясающих открытий. Под названием Illustris: The Next Generation (или IllustrisTNG для краткости), кроется программа по освоению космических горизонтов.
«Когда мы наблюдаем галактики с помощью телескопа,мы можем исследовать лишь определённое их количество», — говорит астрофизик Шай Генэл из Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics (CCA): «С помощью симуляции мы можем следить за всеми особенностями и характеристиками всех этих галактик. И мы можем увидеть не только то, как выглядит Вселенная сейчас, но и всю ее историю.»
IllustrisTNG является дочерним предприятием Illustris, и основывается на исследованиях учёных из CCA,Массачусетского технологического института, Гарвардского Университета, Кембриджского Университета, Гейдельбергского Института Теоретических исследований и Института Высших Исследований.
Фактически,TNG на самом деле состоит из 18 симуляций, охватывающих различные масштабы — каждая кубическая модель шириной до 1 миллиарда световых лет-отслеживает эволюцию Вселенной с Большого взрыва и по сей день. Таким образом, симуляции не только охватывают огромную территорию, но также они могут высокоточно смоделировать схему кластеризации галактик, и как эта схема меняется с течением времени.
Чтобы постоянно отслеживать миллиарды световых лет истории Вселенной, магнитные поля и темную материю нужно иметь мощное оборудование.
Поэтому проект использует суперкомпьютер немецкого производства- Hazel Hen. Но и по-прежнему требуется около двух месяцев, чтобы выполнить расчеты только для одной из самых крупных симуляций, собирая 500 терабайт данных.
Тем не менее, это намного быстрее, чем ждать, когда Вселенная увеличится в размерах.
«Анализ этого огромного количества данных будет занимать нас в течение многих лет, и это приведёт ко многим новым интересным представлениям о различных астрофизических процессах,»- говорит Волкер Спрингель из Гейдельбергского Института теоретических исследований.
Уровень точности, который достигнут уже сегодня является по истине ошеломительным. На данный момент опубликованы три статьи, описывающие крупномасштабную кластеризацию материи, помогающие нам понять, как формируются галактики. Конечно, все, что можно найти в симуляциях, — это просто зацепки, которые требуют более тщательного изучения астрономами.
Одна часть исследований, опубликованная в ежемесячном журнале Королевского астрономического сообщества,продемонстрировала природу слабых гало звезд, которые формируются по мере столкновения и слияния галактик; обычно их очень трудно увидеть, но с помощью симуляции можно узнать, где их искать.
Еще одно исследование изучило влияние черных дыр на формирование звезд, они могут приводить к ветрам, которые сдувают газ и пыль со звёзд.
«Особенно увлекательно, что мы можем точно предсказать влияние сверхмассивных черных дыр на распределение тёмной материи», — говорит Спрингель: «Это имеет решающее значение для надежной интерпретации предстоящих космологических измерений.»
Такие открытия, несомненно, будут способствовать развитию симуляций и их дальнейшей доработке. Интересно представить, какие секреты однажды откроет следующее поколение симуляций.
