Nowe metody obliczeniowe pozwoliły stworzyć najbardziej szczegółowe modelowanie skali Wszechświata. Narzędzie oferuje aktualne informacje na temat roli czarnych dziur w dystrybucji ciemnej materii, procesu tworzenia i dystrybucji ciężkich elementów, a także występowania pól magnetycznych.
Model IllustrisTNG jest uważany za najbardziej zaawansowany uniwersalny symulator. Szczegóły i skala pozwalają nam badać powstawanie galaktyk, ich rozwój i wzrost wraz z aktywnym procesem narodzin gwiazd.
Dzięki teleskopowemu przeglądowi galaktyk naukowcy mogą mierzyć tylko pewne cechy i określoną liczbę obiektów. Symulacja pozwala śledzić wszystkie właściwości wszystkich galaktyk. Co więcej, naukowcy dostrzegają nie tylko współczesny galaktyczny „wygląd”, ale także całą jego historię.
Cienki przekrój wielkoskalowej struktury przestrzeni w symulacji IllustrisTNG. Jasność wskazuje, że gęstość i kolor masy odpowiadają średniej temperaturze gazu konwencjonalnej (barionowej) substancji. Obszar obejmuje 1,2 miliarda lat świetlnych. Jest to największa symulacja magnetohydrodynamiczna powstawania galaktyk, zawierająca ponad 30 miliardów elementów objętościowych i cząstek
Cienki przekrój wielkoskalowej struktury przestrzeni w symulacji IllustrisTNG. Jasność wskazuje, że gęstość i kolor masy odpowiadają średniej temperaturze gazu konwencjonalnej (barionowej) substancji. Obszar obejmuje 1,2 miliarda lat świetlnych. Jest to największa symulacja magnetohydrodynamiczna powstawania galaktyk, zawierająca ponad 30 miliardów elementów objętościowych i cząstek Podczas opracowywania, testowania i analizy nowych danych projektowych pracownicy Massachusetts Institute of Technology oraz Instytutu Astrofizyki i Badań Kosmicznych o nazwie M.K. Kavli. Wysoka rozdzielczość IllustrisTNG w połączeniu ze złożonym modelem formowania galaktycznego umożliwiła szczegółowe zbadanie problemów pól magnetycznych.
Śledź prędkość gazu w cienkim przekroju o grubości 100 kiloparsek. Jest to drugi najbardziej masywny klaster w TNG100. W obszarach czarnych gaz praktycznie się nie porusza, aw obszarach białych przekracza 1000 km / s. Pokazuje kontrast między ruchem gazu w kosmicznych włóknach a szybkimi chaotycznymi ruchami z supermasywnej czarnej dziury.
Symulacja realistycznego wszechświata
IllustrisTNG jest odbiornikiem oryginalnej symulacji Illustris stworzonej przez ten sam zespół badawczy. Został zaktualizowany, aby dodać kilka procesów fizycznych, które odgrywają kluczową rolę w tworzeniu i ewolucji galaktyk.
Projekt tworzy również model sześciennego wszechświata, który ma mniejszy rozmiar niż nasz. Model śledzi powstawanie miliona galaktyk z prawie miliardem lat świetlnych w jedną stronę.
Kosmiczna sieć gazu i ciemnej materii tworzy galaktyki przypominające rzeczywiste kształty i rozmiary. Po raz pierwszy modelowanie hydrodynamiczne było w stanie bezpośrednio pokazać szczegóły tworzenia klastrów.
Model przewiduje również, jak statek kosmiczny zmieni się w czasie. Główną uwagę zwrócono na ciemną materię leżącą u podstaw całej przestrzeni. Okazało się nawet, że można przewidzieć wpływ supermasywnych czarnych dziur na rozkład materii na dużą skalę.
Astrofizyka z kodem i superkomputerem
Projekt wymagał stworzenia potężnej wersji wysoce równoległego kodu AREPO cosinus. Użyto go w najszybszym niemieckim komputerze Hazel Hen. Aby przeprowadzić jedną z dwóch głównych symulacji, zespół musiał połączyć ponad 24 000 procesorów. Nowe symulacje dostarczyły ponad 500 terabajtów informacji, których analiza zajmie wiele lat.
Supermasywne czarne dziury tłumią narodziny gwiazd
W jednym z badań możliwe było pokazanie wpływu czarnych dziur na galaktyki. Formowanie się gwiazd powoduje, że świecą na niebiesko z młodych obiektów. Jednak pojawia się nagłe przesunięcie ewolucyjne i aktywność zanika. Następnie galaktyka jest wypełniona czerwonymi starymi gwiazdami i umiera.
Jedynym obiektem fizycznym, który może do tego doprowadzić, są supermasywne czarne dziury. Ich szybkie odpływy przyspieszają do 10% prędkości światła i wpływają na układy gwiezdne.
Nowe wyniki dla struktur galaktycznych
IllustrisTNG poprawia zrozumienie hierarchicznej struktury formacji galaktycznej. Teoretycy uważają, że wszystko zaczyna się od pojawienia się małych galaktyk, które łączą się w większe obiekty. Liczne zderzenia rozrywają galaktyki i gwiazdy rozproszone, tworząc nowe galaktyki. Teraz IllustrisTNG pomoże sprawdzić prognozy.
