Спирална галаксија НГЦ 1300. Кликните за увећање
Истраживачи су искористили снагу једног од најбржих суперрачунара на свету - Земаљски симулатор - да би моделирали раст галаксија у раном Универзуму. Тим је симулирао процес одмах на почетку, убрзо након Великог праска, када су се гроздови скупили да би формирали звезде које су се тада спојиле у веће и веће колекције, и коначно постале галаксије. Открили су да галаксије попут Млечног пута вероватно имају исти састав као и само милијарду година након Великог праска.
Два астронома су урадила једну од највећих свјетских астрофизичких симулација до данас како би моделирали раст галаксија. Користећи суперкомпјутер „Симулатор Земље“ у Јапану, који се такође користи за моделирање климе и симулира сеизмичке активности, Масао Мори са Калифорнијског универзитета у Лос Анђелесу и Масаиуки Умемура на Универзитету Тсукуба израчунали су како су се галаксије развиле у само 300 милиона година после Великог праска до данас. Резултати показују да су се галаксије можда развијале много брже него што се тренутно веровало (Натуре 440 644).
Према „хијерархијском“ моделу, галаксије се формирају поступком одоздо према горе који започиње формирањем малих накупина гаса и звезда које се затим спајају у веће системе. Мори и Умемура су симулирали овај процес користећи снажни 3Д хидродинамички код комбинован са "спектралном синтезом" кода за астрофизичку плазму како би узели у обзир динамичку и хемијску еволуцију примордијалне галаксије. Симулација Земље-симулатора изведена је у ултра високој резолуцији заснованој на 1024 „тачки мреже“, што га чини једним од највећих израчунавања икада изведених у астрофизици.
Мори и Масаиуки су поставили почетне услове у својој симулацији заснованој на универзуму хладне тамне материје, чији се параметри одређују мерењем космичке микроталасне позадине. Ова запажања, први пут изведена 2003. године, показују да живимо у равном свемиру који садржи само 4% обичне материје, 22% тамне материје и 74% тамне енергије - у складу са стандардним моделом космологије. Затим су истраживачи директно упоредили своје нумеричке резултате са опажањима примитивних галаксија званих емитери Лиман-алфа и "Лиман бреак" галаксија, које астрономи проналазе у најудаљенијим, а самим тим и најстаријим деловима свемира.
Резултати показују да примордијални мехури гаса који су се формирали у раном свемиру само 300 милиона година након Великог праска заиста изгледају као емитири Лиман-алфе. После око милијарду година, симулације показују да ове галаксије мутирају у Лиман разбијају галаксије. Коначно, након 10 милијарди година еволуције, структуре личе на данашње елиптичне галаксије.
Симулација такође предвиђа мешавину хемијских елемената у галаксији у свакој фази њене еволуције, и сугерише да наш Млечни пут данас има приближно исти састав као и када је имао само милијарду година. До сада се сматрало да су се галаксије еволуирале постепено и обогатиле су тежим елементима ван водоника и хелијума у периоду од 10 милијарди година поновљеним формирањем звезда и експлозијама супернове.
"Наше откриће показује да се формирање галаксија одвијало много брже и да је у галаксијама произведена велика количина тешких елемената за само милијарду година", каже Мори.
Изворни извор: Институт за физику
