Млечная модель: Галактика «в пробирке»

Символично: ученым потребовалось девять месяцев на то, чтобы мощнейший суперкомпьютер обсчитал детальную модель рождения спиральной галактики. Получилось очень похоже на нашу.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Предыдущие попытки обсчитать формирование массивной спиральной галактики наподобие Млечного Пути оказывались безуспешными, — говорит Хавьера Гедес (Javiera Guedes), одна из авторов новой модели, которую условно назвали "Эрида" (Eris). Эрида, родившаяся в суперкомпьютере в согласии с заложенными учеными параметрами и алгоритмами — классическая крупная спиральная галактика с перемычкой из ярких звезд, пересекающей ее примерно посередине. Она во всем схожа с нашей собственной галактикой, включая яркость, отношение размеров перемычки к размерам самого диска, звездное "население" и другие ключевые параметры.

По словам главы группы ученых профессора Пьеро Мадау (Piero Madau), расчеты потребовали огромных количеств машинного времени, включая 1,4 млн процессоро-часов суперкомпьютера NASA Pleiades (седьмого в мировом рейтинге самых производительных вычислительных систем Top500), притом что некоторые «несложные» расчеты проводились на мощностях Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC) и швейцарского Национального суперкомпьютерного центра (SNSC).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Впрочем, результат того стоил. Он позволил подтвердить принятую сегодня теорию, в рамках которой эволюция крупномасштабных структур Вселенной направляется т.н. «холодной темной материей». («Темной» — потому что не участвует ни в каких взаимодействиях с обычной материей, помимо гравитационного, в том числе не испускает и не поглощает излучение. «Холодная» же в данном случае означает движущаяся со скоростью намного меньшей скорости света. Как следствие, холодная темная материя способна формировать крупные стабильные образования, возможно, даже целые «Темные галактики».)

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Теория полагает, что вскоре после Большого Взрыва крохотные флуктуации плотности привели к появлению первых сгустков темной материи, которые в дальнейшем росли и сливались. Обычная материя, впоследствии составившая пыль, звезды, планеты и все прочее, при этом составляет менее 5% массы Вселенной; она повиновалась в своем движении притяжению сгустков темной материи, и целые галактики вырастали в окружении гало из темной материи (читайте: «Эмбрионы галактик»).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

К сожалению, попытки смоделировать этот процесс, предпринимавшиеся все последние десятилетия, были неудачными, и ни одна из них не привела к «рождению» стройной и крупной галактики, подобной Млечному Пути с его уплощенным диском, центральной перемычкой и крупными сияющими спиральными рукавами. По мнению Пьеро Мадау, ключевым фактором успеха его Эриды стало корректное и точное моделирование процесса звездообразования: «Звезды в галактиках формируются в довольно плотных скоплениях, и воспроизвести этот процесс в ходе симуляции очень непросто... Нам впервые удалось проделать это для плотных газопылевых облаков, где происходит рождение новых звезд. И получить результат — галактику, похожую на Млечный Путь»...

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Моделирование началось с приблизительной симуляции эволюции сгустков и гало темной материи, послуживших структурной основой для появления современных галактик. Затем ученые выбрали гало, по свойствам близкое к тому, что, скорее всего, окружает Млечный Путь, и «отмотали время назад», к первоначальным условиям. Так был выбран меньший, более подходящий для моделирования регион, который был обсчитан уже с добавлением обычной материи и повышенным разрешением, позволившем отследить судьбу огромного количества частиц — в общей сложности более 60 млн — с учетом всевозможных взаимодействий, гравитационных, гидродинамических, с воздействиями взрывов сверхновых и так далее, и так далее. Результат — налицо: такой стройной, аккуратной «близняшкой» Млечного Пути трудно не залюбоваться.