Hasil pertama dari Projek IllustrisTNG telah diterbitkan dalam tiga kajian berasingan, dan mereka memberi penerangan baru tentang bagaimana lubang hitam membentuk kosmos, dan bagaimana galaksi terbentuk dan berkembang. Projek IllustrisTNG menamakan dirinya sebagai "Simulasi hidrodinamik kosmologi generasi seterusnya." Projek ini merupakan siri simulasi hidrodinamik besar-besaran dari Alam Semesta kami. Tujuannya adalah untuk memahami proses fizikal yang mendorong pembentukan galaksi.
Di tengah-tengah IllustriousTNG adalah model numerik semesta yang canggih, berjalan di salah satu komputer super terkuat di dunia: mesin Hazel Hen di Pusat Pengkomputeran Berprestasi Tinggi di Stuttgart, Jerman. Hazel Hen adalah komputer terpantas di Jerman, dan yang terpantas ke-19 di dunia.
Model kosmologi semasa kami menunjukkan bahawa ketumpatan tenaga massa Alam Semesta dikuasai oleh jirim gelap dan tenaga gelap. Oleh kerana kita tidak dapat melihat salah satu perkara itu, satu-satunya cara untuk menguji model ini adalah dengan dapat membuat ramalan yang tepat mengenai struktur perkara yang dapat kita lihat, seperti bintang, gas meresap, dan penambahan lubang hitam. Perkara-perkara yang dapat dilihat ini disusun ke dalam jaring kosmik lembaran, filamen, dan kekosongan. Di dalamnya terdapat galaksi, yang merupakan unit asas struktur kosmik. Untuk menguji idea kita mengenai struktur galaksi, kita mesti membuat galaksi simulasi terperinci dan realistik, kemudian membandingkannya dengan yang sebenarnya.
Ahli astrofizik di AS dan Jerman menggunakan IllustrisTNG untuk membuat alam semesta mereka sendiri, yang kemudian dapat dikaji secara terperinci. IllustrisTNG berkorelasi sangat kuat dengan pemerhatian Alam Semesta yang sebenar, tetapi membolehkan para saintis melihat perkara yang dikaburkan di Alam Semesta kita sendiri. Ini telah menghasilkan beberapa hasil yang sangat menarik setakat ini, dan membantu menjawab beberapa persoalan besar dalam kosmologi dan astrofizik.
Sejak kita mengetahui bahawa galaksi menjadi tuan rumah lubang hitam supermasif (SMBH) di pusatnya, telah dipercayai secara meluas bahawa mereka mempunyai pengaruh besar terhadap evolusi galaksi, dan mungkin pada pembentukannya. Itu membawa kepada persoalan yang jelas: Bagaimana SMBH ini mempengaruhi galaksi yang menjadi tuan rumah mereka? TNG terkenal akan menjawabnya, dan makalah Dr. Dylan Nelson di Max Planck Institute for Astrophysics menunjukkan bahawa "pemacu utama peralihan warna galaksi adalah maklum balas lubang hitam supermasif dalam keadaan pertambahan rendah."
"Satu-satunya entiti fizikal yang mampu memadamkan pembentukan bintang di galaksi elips besar kami adalah lubang hitam supermasif di pusat mereka." - Dr. Dylan Nelson, Institut Astrofizik Max Planck,
Galaksi yang masih dalam fasa pembentukan bintang mereka bersinar terang di cahaya biru bintang muda mereka. Kemudian sesuatu berubah dan pembentukan bintang berakhir. Setelah itu, galaksi dikuasai oleh bintang-bintang merah tua dan galaksi bergabung dengan kuburan yang penuh dengan galaksi "merah dan mati". Seperti yang dijelaskan oleh Nelson, "Satu-satunya entiti fizikal yang mampu memadamkan pembentukan bintang di galaksi elips besar kita adalah lubang hitam supermasif di pusat mereka." Tetapi bagaimana mereka melakukannya?
Nelson dan rakan-rakannya mengaitkannya dengan maklum balas lubang hitam yang luar biasa dalam keadaannya yang rendah. Maksudnya ialah ketika lubang hitam memberi makan, ia menghasilkan angin, atau gelombang kejutan, yang meniup gas dan debu yang membentuk bintang keluar dari galaksi. Ini mengehadkan pembentukan bintang masa depan. Bintang yang ada semakin tua dan berubah menjadi merah, dan beberapa bintang biru baru terbentuk.
Sudah lama difikirkan bahawa galaksi besar terbentuk apabila galaksi yang lebih kecil bergabung. Apabila galaksi bertambah besar, graviti menarik galaksi yang lebih kecil ke dalamnya. Semasa perlanggaran ini, galaksi terkoyak. Beberapa bintang akan tersebar, dan akan tinggal di lingkaran cahaya di sekitar galaksi baru yang lebih besar. Ini akan menjadikan galaksi yang baru dibuat cahaya latar cahaya samar. Tetapi ini adalah ramalan, dan cahaya pucat ini sangat sukar untuk diperhatikan.
"Ramalan kami sekarang dapat diperiksa secara sistematik oleh pemerhati." - Dr. Annalisa Pillepich (Institut Astrofizik Max Planck)
IllustrisTNG dapat meramalkan dengan lebih tepat rupa cahaya ini. Ini memberi ahli astronomi idea yang lebih baik tentang apa yang harus dicari ketika mereka berusaha melihat cahaya bintang pucat ini di Alam Semesta yang sebenar. "Ramalan kami sekarang dapat diperiksa secara sistematik oleh pemerhati," Dr. Annalisa Pillepich (MPIA) menunjukkan, yang memimpin kajian IllustrisTNG selanjutnya. "Ini menghasilkan ujian kritikal untuk model teoritis pembentukan galaksi hierarki."
IllustrisTNG adalah siri simulasi yang sedang berlangsung. Sejauh ini, terdapat tiga larian IllustrisTNG, masing-masing membuat simulasi lebih besar daripada yang sebelumnya. Mereka adalah TNG 50, TNG 100, dan TNG 300. TNG300 jauh lebih besar daripada TNG50 dan memungkinkan kawasan yang lebih besar untuk dikaji yang menunjukkan petunjuk mengenai struktur berskala besar. Walaupun TNG50 jauh lebih kecil, ia mempunyai perincian yang lebih tepat. Ini memberi kita gambaran yang lebih terperinci mengenai sifat struktur galaksi dan struktur terperinci gas di sekitar galaksi. TNG100 berada di suatu tempat di tengah.
IllustrisTNG bukan simulasi hidrodinamik kosmologi pertama. Yang lain termasuk Eagle, Horizon-AGN, dan pendahulu IllustrisTNG, Illustris. Mereka telah menunjukkan betapa kuatnya model teori ramalan ini. Oleh kerana komputer kita semakin kuat dan pemahaman kita mengenai fizik dan kosmologi berkembang seiring dengan itu, simulasi jenis ini akan menghasilkan hasil yang lebih besar dan terperinci.
