Астрофизики Масао Мори (Masao Mori) из
Калифорнийского университета (
США) и
Масаюки Умемура (Masayuki Umemura) из
университета Цукубы (
Япония) рассчитали динамику роста галактик за период от 300 млн. лет после Большого Взрыва до настоящего времени при помощи суперкомпьютера
Earth Simulator, который также используется для моделирования изменений климата и сейсмической активности, сообщает
PhysicsWeb.
Согласно «иерархической» модели Вселенной, образование галактик началось с формирования небольших сгустков газа и звезд, которые затем сливались в более крупные системы. Д-ра Мори и Умемура смоделировали этот процесс при помощи программы трехмерного расчета гидродинамических параметров в сочетании с программой спектрального синтеза для расчета астрофизической плазмы. Цель моделирования — проследить динамическую и химическую эволюцию отдельно взятой галактики. Использование Earth Simulator позволило реализовать самые масштабные из проводившихся когда-либо вычислений в астрофизике.
В качестве исходных условий были взяты параметры Вселенной, состоящей из темной материи. Параметры определялись по измерениям фонового космического излучения.
Авторы исследования сравнили численные результаты моделирования с результатами наблюдений галактик, называемых альфа-источниками Лаймана и разделяющимися галактиками Лаймана, которые обнаруживаются в наиболее отдаленных и, следовательно, наиболее древних
областях Вселенной.
Результаты моделирования показывают, что первоначальные сгустки газа, формирующиеся на ранних стадиях образования Вселенной всего через 300 млн. лет после Большого Взрыва, очень похожи на альфа-излучатели Лаймана. Затем, через миллиард лет, эти галактики «мутируют» в разделяющиеся галактики Лаймана и, наконец, после 10 млрд. лет эволюции превращаются в современные эллиптические галактики.
С помощью компьютерного моделирования были также проведены оценки химического состава галактики на каждой стадии ее развития. Расчеты показали, что химический состав, к примеру, нашей Галактики практически не менялся спустя миллиард лет после ее образования, что противоречит существующей концепции «обогащения» галактик химическими элементами. До недавнего времени считалось, что галактики в течение 10 млрд. лет постепенно эволюционировали и обогащались элементами за счет процессов формирования звезд и регулярных взрывов сверхновых.
«Наши результаты свидетельствуют о том, что формирование галактик происходило гораздо быстрее, и тяжелые химические элементы образовались в
галактиках всего за миллиард лет», — комментирует
д-р Мори.
Поделиться