Первое моделирование галактики, подобной Млечному Пути

За последние двадцать лет совершались различные попытки воссоздать нашу собственную Галактику в компьютерной симуляции, но все они потерпели неудачу из-за сложности состава Млечного Пути, в том числе центральной выпуклости звезд и окружающих характерных спиральных рукавов. Новое моделирование под названием «Эрис», проводится НАСА с использованием современного суперкомпьютера Pleiades (наряду с поддержкой моделирования из Калифорнийского университета Санта-Круз и Института теоретической физики, Цюрих), который сможет изменить  характеристики моделирования, включая яркость, звездное содержание и коэффициент выпуклости.

Слева находится Эрис, каким он будет через 13 миллиардов лет. Справа M74, спиральная галактика похожая на Млечный Путь. В обеих окрашены для демонстрации газовые облака в красный и звезды - в синий цвет. Фото: Университет Цюриха и НАСА.

"Предыдущие усилия по формированию массивной дисковой галактики, как Млечный Путь, не удавались, поскольку моделируется галактики в конечном итоге из огромной центральной выпуклости по сравнению с размером диска", говорит Javiera Guedes, ведущий автор документа с описанием нового метода моделирования, которому необходимо от девяти месяцев для осуществления этого процесса. "Для моделирования необходимо взаимодействие более 60 миллионов частиц темной материи и газа. В коде содержится много физики, и это самое высокое разрешение космологического моделирования, сделанное таким образом ".

На верхнем изображении показано моделирование галактики Эрис, как видно из галактической плоскости. На нижнем изображении показана аналогичная точка зрения на Млечный путь, как принято в инфракрасном свете 2MASS. На обеих показано меньшую выпуклость по сравнению с расширением спиральных рукавов. Фото: 2MASS, Callegari & Guedes.

Темная материя так называется, потому что её так тяжело обнаружить, и полагают, что она составляет, по меньшей мере, 80 процентов материи во Вселенной, и является одной из основных движущих сил Вселенной. Колебания плотности темной материи вскоре после Большого Взрыва, в результате небольшие пряди стягиваются вместе под действием силы тяжести. Эти маленькие сгустки затем объединяются в большие и большие скопления с "нормальной" материей, попадая в гравитационные колодцы, созданные темной материей, в результате чего обнаружить темную материю в галактиках очень трудно. Учитывая, что темная материя, как полагают, является чем-то большим, чем обычное вещество, это привело к " теории холодной темной материи ", по которой структурой Вселенной движут гравитационные взаимодействия темной материи.

"Моделирование показывает, что сценарий холодной темной материи, где темная материя обеспечивает подмостки для формирования галактик, способен генерировать реалистичные дисковые галактики", говорит соавтор Piero Madau.

Наряду с более точным размещением  регионов звездных образований с высокой плотностью, моделирование также лучше отражает поведение сверхновых. В районах с высокой плотностью, взрыв сверхновой "выдувает" газ из галактики, где он бы накапливался. "Кластерные звездообразования и энергии инжекции из сверхновых в этом моделировании разнятся", говорит Мадау.