Главная Новости Космологические симуляции: астрономы создали «машину времени» для изучения галактик

Космологические симуляции: астрономы создали «машину времени» для изучения галактик

Космические процессы слишком долговечны, чтобы их изучать «в реальном времени». Особенно звездообразование и эволюцию других астрономических объектов. Например, продолжительность жизни Солнца — не менее 10 миллиардов лет, а галактики только формируются на протяжении 3-5 миллиардов лет, передает Альтернативная наука.

Но астрономы не унывают и, по мере возможного, решают методологические проблемы, находя способы сравнения различных объектов на всех этапах эволюции.

Благодаря длительности пути света до наших телескопов, они могут видеть удаленные образования. Если мы смотрим на объект, который находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли, мы видим его таким, каким он был 10 миллиардов лет назад.

Теперь, впервые, исследователи создали физическую модель, которая непосредственно воссоздает жизненный цикл некоторых крупнейших галактик, найденных в далекой Вселенной.

Согласно новому исследованию, их возраст оценивается примерно в 11 миллиардов лет. То есть мы можем наблюдать процессы в юных галактиках в период молодой Вселенной. Статья была опубликована в июньском номере журнала Natural astronomy.

Космологические симуляции сегодня важны для изучения начал Вселенной, но многие астрономы, как правило, не подгоняют их под то, что они наблюдают с помощью телескопов.

Большинство наших приборов разработаны для наблюдения реальной, «здесь и сейчас» Вселенной, в статистическом смысле, разумеется.

Контролируемые космологические симуляции, с другой стороны, предназначены для прямого воссоздания структур, которые мы реально наблюдаем во Вселенной. Однако большинство симуляций такого типа применялись к нашей локальной Вселенной, то есть близкой к Земле, но никогда не использовались для наблюдений за далеким космосом.

Новая космологическая симуляция, созданная астрономами, позволяет заглянуть в далекое прошлое Вселенной

Группу исследователей под руководством Мадина Атта, исследователя Института физики и математики Вселенной имени Коули, и профессора Ки-Кон Ли интересовали далекие структуры, такие как массивные протокластеры галактик, которые являются прародителями нашего материального мира.

Ученых задали вопрос: что происходило, прежде чем галактики начали склеиваться под действием собственного гравитационного притяжения?

Они обнаружили, что существующие исследования далеких протокластеров иногда преувеличены, то есть не проводятся с помощью простых моделей и симуляций.

"Мы хотим попытаться создать полную симуляцию реальной далекой Вселенной, чтобы увидеть, как начинались структуры и чем они закончились", - поясняет Атта.

Yakaboo UA

Результат их работы представлен в виде COSTCO (Restricted Simulation of the Cosmos Field).

Создание симуляции похоже на создание машины времени, рассказывает Ли. Поскольку свет далекой Вселенной достигает Земли сейчас, телескопы способны предоставлять моментальный снимок галактик прошлого.

"Это все равно, что найти старую черно-белую фотографию своего дедушки и снять видео о его жизни", - сказал он.

В этом смысле исследователи сначала делают моментальные снимки "молодых" галактик, а затем - поправку на возраст, прослеживая время до формирования первых скоплений.

Свет от галактики, наблюдаемый исследователями, преодолел 11 миллиардов световых лет, чтобы достичь нас. При этом астрономы понимали, что учитывать крупномасштабную среду очень сложно.

"Являются ли эти структуры изолированными или связанными с более крупной структурой, очень важно для их судьбы. Если не принимать во внимание окружающую среду, то можно получить совершенно разные ответы"., - говорит Атта.

Еще одна важная причина, по которой астрономы создают такие симуляции, - это проверка космологической статической модели, используемой для описания физики Вселенной.

Предсказывая конечную массу и конечное распределение структур в заданном пространстве, исследователи могут выявить ранее не обнаруженные противоречия в нашем нынешнем понимании космоса.

 

Используя свое моделирование, исследователи смогли найти доказательства существования трех уже опубликованных протокластеров галактик и опровергнуть существование одной структуры.

Кроме того, они обнаружили еще пять структур, которые постоянно развиваются. К ним относится протосуперкластер Гиперион, самый большой и самый ранний из известных на сегодняшний день протосуперкластеров, в 5000 раз превышающий наш собственный Млечный Путь. Размер этого звездного семейства не менее 300 миллионов световых лет, и то по одному рукаву.

Подробности их исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy 2 июня.

Ссылка: "Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulation", Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 июня 2022 года, Nature Astronomy.