Виртуальные вселенные открывают многие тайны

Традиционно астрономы использовали этот подход, чтобы изобрести и протестировать новые теории формирования галактик, одну за другой. Питер Бехрузи, доцент в обсерватории, и его команда преодолела это препятствие, создав миллионы различных вселенных на суперкомпьютере, каждая из которых подчинялась различным физическим теориям о том, как должны образовываться галактики.

Результаты, опубликованные в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, ставят под сомнение фундаментальные идеи о роли темной материи в формировании галактик, о том, как галактики развиваются с течением времени и как они рождают звезды.

Исследование дает возможность создать самосогласованные вселенные, которые являются точными копиями реальной: компьютерные симуляции, каждая из которых представляет значительный кусок реального космоса, содержащий 12 миллионов галактик и охватывает время от 400 миллионов лет после Большого взрыва и по сей день.

Каждая вселенная прошла серию тестов, чтобы оценить, как похожие галактики появились в сгенерированной вселенной по сравнению с истинной вселенной. Вселенные, наиболее похожие на нашу, имели схожие физические правила, демонстрирующие новый мощный подход к изучению образования галактик.

Результаты «Вселенской машины», как авторы называют свой подход, помогли разрешить давний парадокс того, почему галактики перестают образовывать новые звезды, даже когда они сохраняют большое количество газообразного водорода, сырья, из которого создаются звезды.

Распространенные представления о том, как галактики образуют звезды, включают сложное взаимодействие холодного газа, коллапсирующего под действием силы тяжести в плотные карманы, дающие начало звездам, в то время как другие процессы противодействуют образованию звезд.

Например, считается, что большинство галактик содержат сверхмассивные черные дыры в своих центрах. Вещество, падающее в эти черные дыры, излучает огромные энергии, действуя как космические паяльные лампы, которые не дают газу остыть в достаточной степени, чтобы упасть в звездные питомники. Точно так же, звезды, заканчивающие свою жизнь взрывами сверхновых, способствуют этому процессу. Темная материя также играет большую роль, поскольку она обеспечивает большую часть гравитационной силы, действующей на видимое вещество в галактике, вытягивая холодный газ из окрестностей галактики и нагревая его в процессе.