En sammansättning av bilder från simuleringen. (Vänster) Prognostiserad gasdensitet i galaxmiljön för cirka 10 miljarder år sedan. Avbildad är trådformiga gasstrukturer som matar huvudgalaxen i centrum. (Mellan) Fågelperspektiv av gasskivan i nutid. Det fina detaljerade spiralmönstret syns tydligt. (Höger) Sidovy av samma gasskiva idag. Kall gas visas som blå, varm gas som grön och varm gas som röd. Kredit:Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J.R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins och Simon D. M. White
Tusentals processorer, terabyte data, och månader av beräkningstid har hjälpt en grupp forskare i Tyskland att skapa några av de största och högsta upplösningssimuleringarna som någonsin gjorts av galaxer som vår Vintergatan.
Leds av Dr Robert Grand från Heidelberger Institut fuer Theoretische Studien, arbetet med Auriga-projektet visas i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
Astronomer studerar våra egna och andra galaxer med teleskop och simuleringar, i ett försök att få ihop deras struktur och historia.
Spiralgalaxer som Vintergatan tros innehålla flera hundra tusen miljoner stjärnor, samt rikliga mängder gas och damm.
Spiralformen är vanlig, med ett massivt svart hål i mitten, omgiven av en bula av gamla stjärnor, och armar som slingrar sig utåt där relativt unga stjärnor som solen finns.
Men att förstå hur system som vår galax kom till är fortfarande en nyckelfråga i kosmos historia.
Det enorma utbudet av skalor (stjärnor, galaxernas byggstenar, är var och en ungefär en biljon gånger mindre i massa än den galax de utgör), såväl som den komplexa fysiken som är involverad, utgör en formidabel utmaning för alla datormodeller.
Den mörka materiens täthet 500 miljoner år efter Big Bang, centrerat på vad som skulle bli Vintergatan. Röd, blå och gula färger indikerar låg, mellanliggande och högdensitetsregioner. Kredit:Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J.R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins och Simon D.M. White
Genom att använda superdatorerna Hornet och SuperMUC i Tyskland och en toppmodern kod, teamet körde 30 simuleringar med hög upplösning, och 6 med mycket hög upplösning, I flera månader.
Koden innehåller en av de mest omfattande fysikmodellerna hittills. Det inkluderar fenomen som gravitation, stjärnbildning, hydrodynamik av gas, supernovaexplosioner, och för första gången magnetfälten som genomsyrar det interstellära mediet (gasen och stoftet mellan stjärnorna).
Svarta hål växte också i simuleringen, livnär sig på gasen runt dem, och släpper ut energi till den vidare galaxen.
Dr Grand och hans team var förtjusta över resultatet av simuleringen. "Resultatet av Auriga-projektet är att astronomer nu kommer att kunna använda vårt arbete för att få tillgång till en mängd information, såsom egenskaperna hos satellitgalaxerna och de mycket gamla stjärnorna som finns i gloria som omger galaxen."
Teamet ser också effekten av de mindre galaxerna, i vissa fall spiral in i den större galaxen tidigt i dess historia, i en process som kunde ha skapat stora spiralskivor.
Dr Grand tillägger:"För att en spiralgalax ska växa i storlek, den behöver en betydande tillförsel av färsk stjärnbildande gas runt sina kanter - mindre gasrika galaxer som spiralformar försiktigt in i vår kan ge exakt det."
Forskarna kommer nu att kombinera resultaten av Auriga-projektets arbete med data i undersökningar från observatorier som Gaia-uppdraget, för att bättre förstå hur sammanslagningar och kollisioner format galaxer som vår egen.
