Αναζήτηση αυτού του ιστολογίου

Τρίτη, 6 Ιανουαρίου 2015

Προσομοίωση του σύμπαντος με ρεαλιστικούς γαλαξίες




 Credit: J. Schaye et al. 2015.
Ένα κοντινό πλάνο ενός γαλαξία που σχηματίζεται στην προσομοίωση "ΑΕΤΟΣ". Οι δύο πρώτες εικόνες είναι 326 και 32,6 εκατομμύρια έτη φωτός σε μια πλευρά και δείχνουν την κατανομή του αερίου στο μεγάλης κλίμακας περιβάλλον. Τα κόκκινα και μπλε χρώματα δείχνουν την υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία του αερίου, αντίστοιχα. Η τρίτη εικόνα δείχνει το αστρικό φως σε μια περιοχή 0,2 εκατομμυρίων ετών φωτός.



Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων, που βασίζεται στα πανεπιστήμια του Λέιντεν στην Ολλανδία και το Ντάρχαμ στο Ηνωμένο Βασίλειο και, με επικεφαλής τον καθηγητή Γιοοπ Σχάϊε (Πανεπιστήμιο του Λέιντεν), ανέπτυξε μια προσομοίωση του σύμπαντος στο οποίο δημιουργούνται ρεαλιστικοί γαλαξίες., με τη μάζα, το μέγεθος και την ηλικία τους να είναι παρόμοια με εκείνα των παρατηρούμενων γαλαξιών. 
Η ομοιότητά τους προκαλείται από την προσομοίωση των ισχυρών γαλαξιακών ανέμων - άνεμοι αερίου που διοχετεύονται από γαλαξίες.

Οι προσομοιώσεις χρειάστηκαν αρκετούς μήνες για να εκτελεστούν στη "Μηχανή Κοσμολογίας" στο Ντάρχαμ και στο "Κιουρί" στο Παρίσι, έναν από τους μεγαλύτερους υπολογιστές που χρησιμοποιούνται για την επιστημονική έρευνα στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Γαλλία, αντίστοιχα. Οι αστρονόμοι μπορούν πλέον να χρησιμοποιούν τα αποτελέσματα για να μελετήσουν την εξέλιξη των γαλαξιών από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια πριν μέχρι τώρα. 
Τα αποτελέσματα θα δημοσιευθούν στο "Μηνιαίες Ανακοινώσεις" της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας την 1η Ιανουαρίου.

Για χρόνια, οι αστρονόμοι μελετούν το σχηματισμό των γαλαξιών, χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις σε υπολογιστή, αλλά με περιορισμένη επιτυχία. 
Οι γαλαξίες που διαμορφώθηκαν σε προηγούμενες προσομοιώσεις ήταν συχνά πολύ ογκώδεις, πολύ μικροί, πολύ παλιοί και πολύ σφαιρικοί.

Οι γαλαξίες που σχηματίζονται στον προσομοιωτή "ΑΕΤΟ" (Εξέλιξη και Συγκρότημα Γαλαξιών και το Περιβάλλον τους) είναι μια πολύ πιο κοντινή αντανάκλαση των πραγματικών γαλαξιών χάρη στους ισχυρούς γαλαξιακούς ανέμους που απομακρύνουν την προμήθεια αερίου που απαιτείται για το σχηματισμό των άστρων. 
Οι γαλαξίες του προσομοιωτή "ΑΕΤΟΥ", είναι ελαφρύτεροι και νεότεροι, διότι λιγότερα αστέρια σχηματίζονται και διαμορφώνονται αργότερα. 
Στον προσομοιωτή "ΑΕΤΟΥ" αυτοί οι γαλαξιακοί άνεμοι - οι οποίοι τροφοδοτούνται από τα αστέρια, εκρήξεις σουπερνόβα και υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες - είναι ισχυρότεροι από ό, τι σε προηγούμενες προσομοιώσεις.

Τα μεγέθη και τα σχήματα των χιλιάδων γαλαξιών που σχηματίζονται στην προσομοίωση "ΑΕΤΟΣ", είναι επίσης παρόμοια με εκείνα των γαλαξιών που οι αστρονόμοι παρατηρούν στο Σύμπαν. 
"Το σύμπαν δημιουργήθηκε από τον υπολογιστή και είναι ακριβώς όπως το πραγματικό. 
Υπάρχουν γαλαξίες παντού, με όλα τα σχήματα, μεγέθη και χρώματα που έχουμε δει με τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου. 
Είναι απίστευτο. 
Στο σύμπαν από τον προσομοιωτή "ΑΕΤΟ", μπορώ να πιέσω ακόμη ένα κουμπί για να κάνω τον χρόνο να γυρίσει προς τα πίσω", λέει ο Ρίτσαρντ Μπάουερ συν-συγγραφέας από το Πανεπιστήμιο του Ντάρχαμ.

Έχοντας αναπτύξει μια προσομοίωση που παράγει γαλαξίες με χαρακτηριστικά παρόμοια των παρατηρήσιμων γαλαξιών, οι αστρονόμοι μπορούν τώρα να μελετήσουν την εξέλιξη των επιμέρους γαλαξιών με λεπτομέρεια. 
"Αυτή είναι η αρχή μιας νέας εποχής για εμάς", λέει ο Ρομπ Κρειν, συν-συγγραφέας από το Πανεπιστήμιο Τζον Μουρς στο Λιβερπουλ. 
«Μπορούμε τώρα να χειριστούμε τις συνθήκες του Σύμπαντος και να μελετήσουμε την εξέλιξη των γαλαξιών κατά τη διάρκεια των τελευταίων 14 δισεκατομμυρίων χρόνων"


Οι μελέτες:

"Το πρόγραμμα "ΑΕΤΟΣ": προσομοίωση της εξέλιξης και η συγκρωτήμτος των γαλαξιών και το περιβάλλον τους," Σχαίε κ.ά.. 2015, Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, τομ. 446, 521-554.: http://mnras.oxfordjournals.org/content/446/1/521 , 

Η ομάδα του "ΑΕΤΟΥ" ανέπτυξε εφαρμογή για ίΦωουν, το Κοσμικό Σύμπαν βασίζεται σε μία από τις προσομοιώσεις: https://itunes.apple.com/gb/app/cosmic-universe/id557877106?mt=8






Επιστρατεύοντας δύο υπερυπολογιστές, το Curie στη Γαλλία και το Cosmology Machine στο Ηνωμένο Βασίλειο, μια ομάδα γαλλοβρετανών ερευνητών δημιούργησε την πιο ρεαλιστική έως σήμερα προσομοίωση των γαλαξιακών δομών του σύμπαντος. Έτσι, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να μελετήσουν ακόμη καλύτερα τον σχηματισμό των γαλαξιών σε διάφορα στάδια της κοσμικής «ιστορίας», φτάνοντας έως και 14 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα.
Η προσομοίωση δημιουργήθηκε στo πλαίσιo του πρότζεκτ EAGLE (Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments), στο οποίο επικεφαλής είναι το πανεπιστήμιο του Ντάραμ στη Βρετανία και το ολλανδικό πανεπιστήμιο του Λάιντεν. Στόχος του EAGLE είναι να καλύψει τα μειονεκτήματα των λογισμικών που έχουν αναπτυχθεί έως σήμερα για τον ίδιο σκοπό, και τα οποία «δημιουργούν» σύμπαντα με γαλαξίες που δεν αντιστοιχούν στην ηλικία, την ποικιλία και τη μάζα των πραγματικών γαλαξιών. Επίσης, οι παλιότερες προσομοιώσεις δεν περιείχαν αρκετά μεγάλο αριθμό γαλαξιών, ώστε να περιγράφουν με αξιοπιστία τις αλληλεπιδράσεις τους.

Σε άρθρο τους στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, οι επιστήμονες από το πρότζεκτ EAGLE αναφέρουν πως το εικονικό σύμπαν θα μπορούσε να «χωρέσει» σε έναν κύβο με ακμή 100 Megaparsec, δηλαδή πάνω από 300 εκατομμύρια έτη φωτός. Επομένως, ο «κόσμος» που δημιούργησαν στους υπερυπολογιστές περιέχει 10.000 γαλαξίες, με τη κάθε μία από αυτές τις δομές να έχει μέγεθος τουλάχιστον όσο και ο Γαλαξίας μας.


Παράλληλα, για την αναπαραγωγή όλων των τύπων γαλαξιών που υπάρχουν και στο πραγματικό σύμπαν, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Το αποτέλεσμα ήταν να δημιουργήσουν το πιο ακριβές έως σήμερα μοντέλο της υδροδυναμικής συμπεριφοράς του σύμπαντος, η οποίο είχε σαν αποτέλεσμα τον σχηματισμό των γαλαξιακών δομών. Είναι χαρακτηριστικό πως, για να «τρέξει» η προσομοίωση, χρειάσθηκε 1,5 μήνας.
«Το σύμπαν που δημιουργείται στον υπολογιστή μοιάζει ακριβώς με το πραγματικό. Υπάρχουν παντού γαλαξίες, με όλα τα σχήματα και μεγέθη που έχω παρατηρήσει χρησιμοποιώντας τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου. Ακόμη καλύτερα, πατώντας ένα κουμπί, μπορώ επίσης να κάνω τον χρόνο να αρχίσει να κυλά αντίστροφο στο “σύμπαν” του ΑΕΤΟΥ», δήλωσε στην ιστοσελιδα του πανεπιστημίου του Ντάραμ ο Ρίτσαρντ Μπάουερ, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο και μέλος του πρότζεκτ.  

Πέρα από το μέγεθος του εικονικού κόσμου, μια ακόμη σημαντική ιδιαιτερότητά του είναι πως για πρώτη φορά προσομοιώνει και τους γαλαξιακούς ανέμους, δηλαδή τις ροές σωματιδίων οι οποίες επηρεάζουν την ποσότητα «πρώτων υλών» στους γαλαξίες, για τον σχηματισμό νέων άστρων. Μια παράμετρος που κάνει τον «κόσμο» των Κιουρί και Κοσμολογική Μηχανή να μοιάζουν ακόμη περισσότερο με τον πραγματικό.





Το-Νιου-Σας

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου

Φεισμπουκ

Τουιτερ