In tutto il tempo necessario per dare alla luce la vita umana, un supercomputer e un team di ricercatori dell'Università della California, Santa Cruz e dell'Istituto di fisica teorica di Zurigo hanno dato vita alla prima simulazione della fisica coinvolta formazione di galassie che ha prodotto la Via Lattea. Hanno chiamato il loro figlio Eris ...
"I precedenti sforzi per formare un'enorme galassia a dischi come la Via Lattea erano falliti, perché le galassie simulate finivano con enormi rigonfiamenti centrali rispetto alle dimensioni del disco", ha detto Javiera Guedes, che recentemente si è guadagnata il dottorato. in astronomia e astrofisica presso l'UC Santa Cruz ed è il primo autore di un documento che è stato accettato per la pubblicazione sull'Astrophysical Journal.
Come la Via Lattea, Eris è un'incantevole galassia a spirale sbarrata: la sua figura e il suo contenuto di stelle sono identici a quelli che la modellazione può farcela. Studiando la nostra galassia e altri simili, questa simulazione si adatta allo stampo da ogni angolo. "Abbiamo sezionato la galassia in molti modi diversi per confermare che si adatta alle osservazioni", ha detto Guedes.
E anche "sette sorelle" sono state coinvolte nel progetto. Il supercomputer Pleiades all'avanguardia della NASA ha assunto il compito di 1,4 milioni di ore di processore. Ma i calcoli non si sono fermati qui. Sono state anche coinvolte simulazioni su supercomputer presso l'UCSC e il Centro nazionale svizzero di supercomputer. "Abbiamo rischiato di dedicare una grande quantità di tempo al supercomputer per simulare una singola galassia con una risoluzione estremamente elevata", ha affermato Madau.
Per oltre due decenni, i tentativi di creare l'evoluzione di una galassia di tipo Via Lattea sono stati appena fuori dalla portata dei ricercatori. Non erano in grado di produrre la forma, le dimensioni e la popolazione adeguate per adattarsi alle proprietà conosciute. Grazie a questa nuova svolta, il sostegno alla teoria della "materia oscura fredda" ha prevalso e la teoria del Big Bang è stata sostenuta. Cosa ha dato a Eris il vantaggio? Prova ora la nostra migliore comprensione della formazione stellare.
"La formazione stellare nelle galassie reali avviene in modo raggruppato, e riprodurlo da una simulazione cosmologica è difficile", ha detto Madau. “Questa è la prima simulazione in grado di risolvere le nuvole di gas ad alta densità in cui si verifica la formazione stellare e il risultato è un tipo di galassia della Via Lattea con un piccolo rigonfiamento e un grande disco. Mostra che lo scenario freddo della materia oscura, in cui la materia oscura fornisce le impalcature per la formazione della galassia, è in grado di generare galassie dominate dal disco realistiche. "
Dare alla luce Eris non è stato un compito facile. Attraverso simulazioni a bassa risoluzione, i ricercatori hanno iniziato ad assemblare gruppi di materia oscura, trasformandoli in aloni galattici. Da lì hanno selezionato le informazioni su un alone con una massa e una storia di fusione simili alle nostre e "riavvolto il nastro" alla sua infanzia. Concentrandosi su una piccola area, sono stati in grado di aggiungere ulteriori informazioni sulle particelle e aumentare la risoluzione.
“La simulazione segue le interazioni di oltre 60 milioni di particelle di materia oscura e gas. Molta fisica va al codice - gravità e idrodinamica, formazione di stelle ed esplosioni di supernova - e questa è la simulazione cosmologica di massima risoluzione mai realizzata in questo modo ", ha affermato Guedes, che attualmente è ricercatore post-dottorato presso l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo (ETH Zurigo).
Ciò che distingue Eris dai suoi predecessori è la capacità di "vedere" in alta risoluzione / alta densità. Ciò consente un approccio più pragmatico alla formazione e al posizionamento delle stelle. È una considerazione importante, perché le supernova si verificano in regioni ad alta densità e l'alta risoluzione consente di tenerne conto.
"Le supernovae producono deflussi di gas dalla parte interna della galassia dove altrimenti formerebbero più stelle e formerebbero un grande rigonfiamento", ha detto Madau. "La formazione di stelle a grappolo e l'iniezione di energia dalle supernovae fanno la differenza in questa simulazione."
Alzati, Eris ... Il tuo momento è arrivato!
Fonte originale della storia: Notizie dell'Università di Santa Cruz. Per ulteriori letture: formazione di spirali realistiche di tipo tardivo in un universo LCDM: la simulazione Eris.
