Астрофизичари су направили симулацију „временске машине“ за посматрање животног циклуса предака галактичких градова

Многи процеси у астрофизици трају веома дуго, што отежава проучавање њихове еволуције. На пример, звезда попут нашег Сунца је стара око 10 милијарди година, а галаксије се развијају милијардама година.

Један од начина на који астрофизичари приступају овоме је посматрање различитих различитих објеката како би их упоредили у различитим фазама развоја. Они такође могу да гледају удаљене објекте како би се ефикасно осврнули уназад, због дужине времена које је потребно светлости да стигне до наших телескопа. На пример, ако погледамо објекат удаљен 10 милијарди светлосних година, видимо га какав је био пре 10 милијарди година.

Сада, по први пут, истраживачи су креирали симулације које рекреирају пуни животни циклус неких од највећих група галаксија уочених у далеком универзуму пре 11 милијарди година, према новој студији објављеној 2. јуна 2022. у часопису. природна астрономија.

Космичке симулације су од суштинског значаја за проучавање како је универзум постао овакав какав је данас, али многе од њих се обично не поклапају са оним што астрономи посматрају кроз телескопе. Већина је дизајнирана да одговара стварном универзуму само у статистичком смислу. С друге стране, ограничене космичке симулације су дизајниране да репродукују структуре које заправо посматрамо у универзуму. Међутим, већина актуелних симулација овог типа примењена је на наш локални универзум, односно близу Земље, али не и на посматрања удаљеног универзума.

Тим истраживача, предвођен Кавли институтом за физику и математику истраживача Пројецт Универсе и првог аутора Метина Ата и ванредног професора пројекта Кхе-Јан Лее, био је заинтересован за удаљене структуре као што су масивна јата галаксија, која су преци данашњице. Јата галаксија пре него што се окупе под утицајем гравитације. Открили су да су тренутне студије удаљених протокластера понекад превише поједностављене, што значи да су спроведене коришћењем једноставних модела, а не симулација.

Снимци екрана из симулације показују (горе) дистрибуцију материје која одговара дистрибуцији галаксија уочених у времену путовања светлости од 11 милијарди година (када је универзум био стар само 2,76 милијарди година или 20% своје садашње старости), и (доле ) дистрибуција материје у истом региону након 11 милијарди година милијарду светлосних година или тако нешто. Заслуге: Ата ет ал.

„Желели смо да покушамо да развијемо потпуну симулацију далеког стварног универзума да видимо како су структуре почеле и како су се завршиле“, рекао је Атта.

Њихов резултат је био ЦОСТЦО (ЦОсмос Цонстраинед Фиелд Симулатион).

Рекао ми је да је развој симулације сличан изградњи временске машине. Пошто светлост из далеког универзума тек сада стиже до Земље, галактички телескопи које данас видите су снимак прошлости.

„То је као да пронађете стару црно-белу фотографију свог деде и снимите снимак његовог живота“, рекао је.

У том смислу, истраживачи су направили снимке „младих“ галаксија предака у универзуму, а затим су брзо узнапредовали у њиховом узрасту да би проучили како су се формирала јата галаксија.

Светлост из галаксија коју су истраживачи користили отпутовала је 11 милијарди светлосних година далеко да би стигла до нас.

Највећи изазов је био узети у обзир окружење великих размера.

„Ово је веома важна ствар за судбину тих објеката, било да су изоловане или повезане са већим објектом. Ако не узмете у обзир окружење, добићете потпуно другачије одговоре. Успели смо да узмемо велике Стално води рачуна о окружењу, јер имамо пуну симулацију, и то је разлог зашто је наше предвиђање стабилније.“

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=ХЕВНИБфрк8М

Још један важан разлог зашто су истраживачи креирали ову симулацију је тестирање Стандардног модела космологије, који се користи за описивање физике универзума. Предвиђањем коначне масе и коначне дистрибуције структура у датом простору, истраживачи могу открити раније неоткривене недоследности у нашем тренутном разумевању универзума.

Користећи своје симулације, истраживачи су успели да пронађу доказе да три протогалактичке групе већ постоје, а да је једна структура поремећена. Штавише, успели су да идентификују пет других структура које се стално формирају у њиховим симулацијама. Ово укључује прото-суперјато Хиперион, највеће и најстарије познато данас прото-суперјато које има масу 5000 пута већу од масе нашег кластера.[{“ attribute=““>Milky Way galaxy, which the researchers found out it will collapse into a large 300 million light year filament.

Their work is already being applied to other projects including those to study the cosmological environment of galaxies, and absorption lines of distant quasars to name a few.

Details of their study were published in Nature Astronomy on June 2.

Reference: “Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations” by Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 June 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0