Dalam masa yang diperlukan untuk melahirkan kehidupan manusia, superkomputer dan sekumpulan penyelidik di University of California, Santa Cruz, dan Institut Fizik Teoretikal di Zurich telah menghasilkan simulasi pertama fizik yang terlibat dalam pembentukan galaksi yang menghasilkan Bima Sakti. Mereka menamakan anak mereka Eris…
"Usaha sebelumnya untuk membentuk galaksi cakera besar seperti Bima Sakti telah gagal, kerana galaksi simulasi berakhir dengan tonjolan pusat yang besar dibandingkan dengan ukuran cakera," kata Javiera Guedes, yang baru-baru ini memperoleh gelar Ph.D. dalam astronomi dan astrofizik di UC Santa Cruz dan merupakan pengarang pertama makalah yang telah diterima untuk diterbitkan dalam Jurnal Astrofizik.
Seperti Bima Sakti, Eris adalah galaksi spiral terlarang yang indah - sosok dan kandungan bintangnya sama dengan pemodelan yang dapat membuatnya. Dengan mengkaji galaksi kita sendiri dan yang lain seperti itu, simulasi ini sesuai dengan acuan dari setiap sudut. "Kami membedah galaksi dengan berbagai cara untuk memastikannya sesuai dengan pengamatan," kata Guedes.
Dan "tujuh saudara perempuan" turut terlibat dalam projek ini. Superkomputer Pleiades yang canggih NASA menjalankan tugas 1.4 juta jam pemproses. Tetapi pengiraan tidak berhenti di situ. Simulasi mengenai superkomputer di UCSC dan Swiss National Supercomputing Center juga terlibat. "Kami mengambil risiko menghabiskan sejumlah besar waktu komputer super untuk mensimulasikan satu galaksi dengan resolusi yang sangat tinggi," kata Madau.
Selama lebih dari dua dekad, percubaan untuk mencipta evolusi galaksi jenis Bima Sakti berada di luar jangkauan penyelidik. Mereka tidak dapat menghasilkan bentuk, ukuran dan populasi yang sesuai dengan sifat yang diketahui. Berkat kejayaan baru ini, sokongan untuk teori "masalah gelap sejuk" telah mendominasi dan teori Big Bang menyokong. Apa yang memberi kelebihan kepada Eris? Cubalah pembentukan bintang pemahaman kami yang lebih baik sekarang.
"Pembentukan bintang dalam galaksi nyata berlaku secara berkelompok, dan untuk menghasilkan semula bahawa dari simulasi kosmologi adalah sukar," kata Madau. "Ini adalah simulasi pertama yang dapat menyelesaikan awan gas berkepadatan tinggi di mana pembentukan bintang terjadi, dan hasilnya adalah galaksi Bima Sakti dengan bonjolan kecil dan cakera besar. Ini menunjukkan bahawa senario jirim gelap, di mana jirim gelap menyediakan perancah untuk pembentukan galaksi, mampu menghasilkan galaksi yang didominasi cakera yang realistik. "
Melahirkan Eris bukanlah tugas yang mudah. Melalui simulasi beresolusi rendah, para penyelidik mula mengumpulkan gumpalan bahan gelap - membentuknya menjadi lingkaran galaksi. Dari sana mereka memilih maklumat mengenai lingkaran dengan sejarah dan penggabungan yang serupa dengan kita sendiri dan "memutar semula pita" hingga awalnya. Dengan memusatkan perhatian pada kawasan kecil, mereka dapat menambahkan maklumat zarah tambahan dan meningkatkan resolusi.
"Simulasi mengikuti interaksi lebih daripada 60 juta zarah bahan gelap dan gas. Banyak fizik memasuki kod - graviti dan hidrodinamik, pembentukan bintang dan letupan supernova - dan ini adalah simulasi kosmologi resolusi tertinggi yang pernah dilakukan dengan cara ini, "kata Guedes, yang kini menjadi penyelidik pasca doktoral di Institut Teknologi Persekutuan Switzerland di Zurich (ETH Zurich).
Apa yang membezakan Eris daripada pendahulunya adalah kemampuan untuk "melihat" dalam resolusi tinggi / kepadatan tinggi. Ini memungkinkan pendekatan yang lebih pragmatik terhadap pembentukan dan penempatan bintang. Ini adalah pertimbangan penting, kerana supernova berlaku di kawasan berkepadatan tinggi dan resolusi tinggi membolehkannya diambil kira.
"Supernova menghasilkan aliran keluar gas dari bahagian dalam galaksi di mana ia akan membentuk lebih banyak bintang dan membuat lonjakan besar," kata Madau. "Pembentukan bintang berkelompok dan suntikan tenaga dari supernova membuat perbezaan dalam simulasi ini."
Bangkit, Eris ... Masa anda telah tiba!
Sumber Kisah Asal: Berita Universiti Santa Cruz. Untuk Bacaan Lanjut: Membentuk Lingkaran Jenis Akhir yang Realistik di Alam Semesta LCDM: Simulasi Eris.
