• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare bygger universum för att förstå hur svarta hål dödar galaxer
    Den här bilden kommer med tillstånd av IllustrisTNG -samarbetet, ett ambitiöst projekt som vill simulera hur galaxer bildas. Denna IllustrisTNG -visualisering visar chockvågor i kollapsade strukturer i mörk materia (orange/vit). Wu, Hahn, Wechsler, Abel (KIPAC)/NASA/TNG Collaboration

    Supermassiva svarta hål är en inneboende del av de flesta galaxer i vårt universum, men astronomer är inte helt säkra på hur de kommer från och hur de påverkar den galaktiska utvecklingen. Deras effekter, dock, är tydliga. Observationer tyder på att dessa supermassiva besättningar har förmågan att stimulera stjärnbildning i sina värdgalaxer - eller stoppa det kallt.

    För att förstå hur supermassiva svarta hål utvecklas och hur de påverkar galaxbildning, astrofysiker vänder sig alltmer till komplexa kosmologiska modeller som simuleras av några av världens mest kraftfulla superdatorer. Resultaten av en sådan modell har publicerats i en trio av tidningar, och det kan vara nyckeln till att förstå några av de största mysterier som hänger över modern astrofysik.

    The Dark (Matter) Web

    Liknar en stor tredimensionell webb, kosmos formas av mörk materia. Dessa osynliga "saker" utgör 84,5 procent av all massa i universum och ändå interagerar det inte med elektromagnetisk strålning (dvs. ljus). Tänkt att vara sammansatt av icke -baroniska partiklar, de här grejerna gör har en gravitationseffekt som vi indirekt kan observera, dock. Vi vet att det finns där ute, vi kan bara inte se det.

    För det finns så mycket mörk materia, den dominerar gravitationella interaktioner, klumpar ihop sig, korrelerande öar av "normal" materia. Dessa öar bildar massiva kluster av galaxer som är förbundna med filament av mörk materia som själva är gängade med galaxer, som glänsande pärlor längs en osynlig sträng.

    Eftersom mörk materia bokstavligen formar kosmos, den måste stå i centrum i alla storskaliga simuleringar av universum.

    Skapa ett virtuellt universum

    I den mest ambitiösa kosmiska simuleringen i sitt slag, ett internationellt team av forskare har skapat sitt eget universum inuti en dator för att bättre förstå kosmos storskaliga struktur. Det kallas projektet "Illustris – The Next Generation" (IllustrisTNG). Simuleringen bygger på fysikens grundläggande lagar och visar hur den kosmiska banan av mörk materia har utvecklats och format vårt universum sedan Big Bang.

    Forskare byggde IllustrisTNG med en kraftfull kod som heter AREPO som de körde på Tysklands snabbaste stordator, Hazel Hen -maskinen. Projektet är den hittills största hydrodynamiska simuleringen och kan modellera uppkomsten av kosmiska strukturer, enligt ett uttalande. En av de två simuleringarna, som använde över 24, 000 processorer , tog två månader att slutföra och modellerade bildandet av miljoner galaxer i en simulerad volym som mäter en miljard ljusår bred.

    Kortfattat, forskarna kastade universums ingredienser i en virtuell låda och lät de kända fysikaliska lagarna baka en kosmisk tårta. Och resultaten är fantastiska. Se själv i videon:

    "De nya simuleringarna producerade mer än 500 terabyte simuleringsdata. Analysera detta enorma berg av data kommer att hålla oss sysselsatta i många år framöver, och det lovar många spännande nya insikter om olika astrofysiska processer, "sade huvudutredaren Volker Springel, från Heidelberg University, Tyskland.

    Hur svarta hål dödar

    I en av de tre relaterade studierna som publicerades i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, effekten av svarta hål på galaktisk utveckling visades.

    Stjärnbildande galaxer, även känd som "starburst" galaxer, domineras av det ljusa, blått ljus av unga stjärnor bryter ut till liv. Eftersom tiden går, dock, stjärnbildning är dramatiskt avstängd, lämnar bara gamla röda stjärnor att dominera de döende galaxerna (kända som "röda och döda" galaxer). Astronomer har försökt bättre förstå vad som orsakar att stjärnbildning stängs av och nu, med hjälp av IllustrisTNG, forskarna är hoppfulla att detta simulerade universum kan avslöja det svarta hålsmekanismen som kan styra fertiliteten hos hela galaxer.

    "Den enda fysiska enheten som kan släcka stjärnbildningen i våra stora elliptiska galaxer är de supermassiva svarta hålen i deras centrum, "sa Dylan Nelson, från Max Planck Institute for Astrophysics in Garching, Tyskland. "De supersnabba utflödena av dessa gravitationskällor når hastigheter upp till 10 procent av ljusets hastighet och påverkar gigantiska stjärnsystem som är miljarder gånger större än själva det jämförbara lilla svarta hålet."

    Teoretiska simuleringar av universum kan hjälpa till att förklara verkliga observationer av kosmos. Med IllustrisTNG, astrofysiker har fått ett nytt kraftfullt verktyg för att bättre förstå mystiska fenomen och, kanske, avslöja nya pussel om vårt ständigt växande universum.

    Nu är det intressant

    Hur lång tid tar det några tusen nätverksdatorer att simulera Vintergatan? Cirka 700, 000 timmar, ge eller ta.

    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com