Багато процесів в астрофізиці займають дуже багато часу, що ускладнює вивчення їх еволюції. Наприклад, такій зірці, як наше Сонце, близько 10 мільярдів років, а галактики розвиваються протягом мільярдів років.
Астрофізики підходять до цього, розглядаючи різні об’єкти, щоб порівняти їх на різних стадіях розвитку. Вони також можуть дивитися на віддалені об’єкти, щоб ефективно озирнутися назад, через тривалість часу, необхідного світлу, щоб досягти наших телескопів. Наприклад, якщо ми подивимося на об’єкт на відстані 10 мільярдів світлових років від нас, ми побачимо його таким, яким він був 10 мільярдів років тому.
Тепер, згідно з новим дослідженням, опублікованим 2 червня 2022 року в журналі, дослідники вперше створили моделювання, яке відтворює повний життєвий цикл деяких з найбільших груп галактик, які спостерігалися у далекому Всесвіті 11 мільярдів років тому. природна астрономія.
Космічне моделювання має важливе значення для вивчення того, як Всесвіт став таким, яким він є сьогодні, але багато з них зазвичай не відповідають тому, що астрономи спостерігають за допомогою телескопів. Більшість із них розроблені, щоб відповідати справжньому Всесвіту лише у статистичному сенсі. З іншого боку, обмежені космічні моделювання призначені для відтворення структур, які ми насправді спостерігаємо у Всесвіті. Проте більшість сучасних симуляцій цього типу застосовано до нашого локального Всесвіту, тобто поблизу Землі, але не до спостережень далекого Всесвіту.
Команда дослідників на чолі з дослідником Інституту фізики та математики Кавлі проекту Всесвіту та першим автором Метіном Ата та доцентом проекту Кхе-Джаном Лі цікавилася далекими структурами, такими як масивні скупчення галактик, які є предками сьогодні. Скупчення галактик перед тим, як вони збираються під впливом гравітації. Вони виявили, що поточні дослідження віддалених протокластерів іноді були занадто спрощені, тобто вони проводилися з використанням простих моделей, а не моделювання.
Скріншоти з моделювання показують (зверху) розподіл матерії, що відповідає розподілу галактик, що спостерігається за час подорожі світла в 11 мільярдів років (коли Всесвіту було лише 2,76 мільярда років або 20% його теперішнього віку), і (унизу ) розподіл матерії в тому самому регіоні через 11 мільярдів років. Приблизно мільярд світлових років. Авторство: Ата та ін.
«Ми хотіли спробувати розробити повну симуляцію далекого реального Всесвіту, щоб побачити, як почалися структури і як вони закінчилися», — сказав Атта.
Їх результатом став COSTCO (COsmos Constrained Field Simulation).
Він сказав мені, що розробка моделювання дуже схожа на створення машини часу. Оскільки світло з далекого Всесвіту досягає Землі лише зараз, галактичні телескопи, які ви бачите сьогодні, є знімком минулого.
«Це все одно, що знайти стару чорно-білу фотографію свого діда і зняти відео його життя», – сказав він.
У цьому сенсі дослідники зробили знімки «молодих» галактик предків у Всесвіті, а потім швидко збільшили їх вік, щоб вивчити, як утворюються скупчення галактик.
Світло галактик, які використовували дослідники, перемістилося на 11 мільярдів світлових років, щоб досягти нас.
Найбільшою проблемою було врахування масштабного середовища.
“Це дуже важлива для долі цих конструкцій, незалежно від того, чи вони ізольовані, чи пов’язані з більшою структурою. Якщо не брати до уваги навколишнє середовище, ви отримаєте зовсім інші відповіді. Ми змогли взяти велику Постійно враховується масштабне середовище, тому що ми маємо повну симуляцію, і саме тому наше прогнозування є більш стабільним».
Іншою важливою причиною, чому дослідники створили це моделювання, є перевірка Стандартної моделі космології, яка використовується для опису фізики Всесвіту. Передбачивши остаточну масу та остаточний розподіл структур у даному просторі, дослідники можуть виявити раніше невідкриті невідповідності в нашому нинішньому розумінні Всесвіту.
Використовуючи своє моделювання, дослідники змогли знайти докази того, що три протогалактичні групи вже існують, а одна структура порушена. Крім того, вони змогли визначити п’ять інших структур, які постійно формуються в їх моделюванні. Сюди входить прото-суперскупчення Гіперіон, найбільше і найстаріше відоме сьогодні прото-суперскупчення, маса якого в 5000 разів перевищує масу нашого скупчення.[{” attribute=””>Milky Way galaxy, which the researchers found out it will collapse into a large 300 million light year filament.
Their work is already being applied to other projects including those to study the cosmological environment of galaxies, and absorption lines of distant quasars to name a few.
Details of their study were published in Nature Astronomy on June 2.
Reference: “Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations” by Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 June 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
