Нова суперкомпьютерная модель НАСА демонструє процеси формування нової масивної галактики
Суперкомпьютерная модель, створена та розрахована фахівцями Лабораторії НАСА з вивчення реактивного руху (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL) демонструє процеси, що відбуваються в молодій масивної галактики, що формується в момент часу, коли вік Всесвіту становив близько двох мільярдів років. Математична модель демонструє, як потоки холодного космічного газу, що є матеріалом для народження нових зірок і паливом для вже існуючих, "стікає" спіральним рукавах в область ядра галактики. Потрапивши в область, наближену до центру галактики, цей газ перетворюється в нові молоді зірки, які постійно збільшують масу формується галактики.
"Формування галактик, дійсно, є хаотичним процесом" - розповідає Кайл Стюарт (Kyle Stewart), один з провідних учених, брав участь в розробці комп'ютерної моделі. - "Із-за цього нам знадобилося кілька місяців роботи декількох сотень комп'ютерних процесорів для того, щоб розрахувати нашу комп'ютерну модель і дізнатися як відбувається процес формування галактик".
У відносно молодий Всесвіту галактики формувалися з брил матерії, пов'язаних нитками в єдину гігантську космічну "мережа". Потрапляючи в гравітаційну пастку скупчення матерії хмари холодного космічного газу ущільнювалися до того моменту, коли їх щільність ставала достатньою для виникнення процесів формування молодих зірок. Саме таким чином сформувалася наша галактика Чумацького Шляху і мільярди її зірок.
Більш рання модель процесів формування галактик мала на увазі те, що космічний газ надходив з навколишнього простору до центру галактики рівномірно з усіх напрямів. Ці газові хмари, поступово розігріваючись, стикалися один з одним, утворюючи ударні хвилі, розігріваючі газ ще більше. Цей процес чимось схожий на формування ударної хвилі, що виникає в момент подолання літаком звукового бар'єру, тільки у разі галактик швидкості та енергії цих процесів незрівнянно вище. Згідно теорії такий процес є досить повільним і займає близько 8 мільярдів років.
Останні дослідження показали суперечливість наявної теорії відносно невеликих галактик, де космічний газ не може бути нагріта до високих температур. Таким чином з'явилася теорія "холодного способу" формування галактик, яка визначає те, що газ прямує до центру галактики, "стікаючи" за її спіральним рукавах.
Для підтвердження істинності нової теорії знадобилися б мільярди років спостережень за процесами росту молодих галактик. Тому дослідницька команда вдалася до комп'ютерного моделювання на суперкомп'ютерах, наявних у розпорядженні JPL, Дослідницького центру НАСА імені Еймса і Каліфорнійського університету в Ірвіні. Ці суперкомп'ютера зробили розрахунки чотирьох різних моделей процесів формування галактик, подібних нашому Чумацькому Шляху, починаючи з часу в 57 мільйонів років з моменту Великого Вибуху.
Кожне моделювання починалося з однакових умов і однакового набору "компонентів" майбутньої галактики - водню, гелію і темної матерії. Потім математична модель дозволяла вступати в дію законів фізики, створюючи "галактичні шедеври". Коли розрахунок моделі закінчувався вчені аналізували отримані результати, знаходячи нові підказки щодо того, як зароджується галактика отримує "підживлення" у вигляді холодного космічного газу. Ці моделі показали, що насправді переміщення потоків газу відбувається швидше, ніж вважалося раніше, а весь процес формування нової галактики займає близько одного мільярда років.
У своїх математичних моделях дослідники так само розглядали вплив на процеси формування нових галактик такого фактора, як наявність темної матерії, невидимого речовини, на частку якого припадає близько 85 відсотків від усієї матерії у Всесвіті. Моделювання показало, що темна матерія бере активну участь у процесі формування галактики, обертаючись і швидко пересуваючись уздовж рукавів галактики і космічних ниток, що сходяться в центрі галактики.