Superdatorer kan göra simuleringar av hur galaxer, stjärnor och planeter bildades, men modellerna har haft en del brister. Nu har forskare rättat till felkällor för att kunna göra supersimuleringar.
Under det senaste decenniet har stora framsteg gjorts med datorsimuleringar som kan beräkna hur galaxer bildats efter Big Bang för nästan 14 miljarder år sedan fram till idag. Men förutsägelserna från modeller påverkas av simuleringarnas upplösning och antaganden om en rad faktorer, till exempel exploderande stjärnor, galaktiska utflöden och stjärnrörelser.
Modellerna ska ge säkrare svar
För att minimera felkällorna och få fram säkrare simuleringar har 160 forskare från 60 lärosäten samarbetat. Nu presenterar de resultaten av sin första supersimulering.
– För att göra framsteg mot en teori om galaxbildning är det avgörande att jämföra resultat och koder från olika simuleringar. Detta har vi nu gjort genom att föra samman konkurrerande kodgrupper bakom världens bästa galaxsimulatorer i ett slags supersimulator, säger Santi Roca-Fábrega, forskare i astrofysik vid Lunds universitet.
Forskarna har analyserat bildandet av en galax med samma massa som Vintergatan. Simuleringen utgår från samma astrofysikaliska antaganden om ultraviolett bakgrundsstrålning, gasavkylning, uppvärmning och stjärnbildning.
Vintergatan bildades mycket tidigt
Med hjälp av de nya resultateten kan forskarna slå fast att skivgalaxer som Vintergatan har bildats mycket tidigt i universums historia, något som även stöds av observationer från James Webb-teleskopet.
De har också hittat en metod så att antalet satellitgalaxer – galaxer som kretsar kring större galaxer – överensstämmer med observationer.
Forskarlaget har även avslöjat hur gasen som omger galaxer är nyckeln bakom realistiska simuleringar, snarare än antal och fördelning av stjärnor som tidigare varit standard.
– Arbetet har pågått under de senaste åtta åren och inneburit körning av hundratals simuleringar och användning av hundra miljoner timmar på superdatoranläggningar, säger Santi Roca-Fábrega.
Startskott för säkrare simuleringar
Forskarna ska nu fortsätta att förfina simuleringarna kring galaxbildningen. För varje teknisk landvinning hoppas Santi Roca-Fáberga och hans kollegor kunna lägga nya pusselbitar till den svindlande frågan kring universums och galaxernas födelse och utveckling.
– Det här är startskottet för säkrare simuleringar av galaxbildning som i sin tur hjälper oss att bättre förstå vår hemgalax Vintergatan, säger Santi Roca-Fábrega.
Vetenskapliga studier:
The AGORA High-resolution Galaxy Simulations Comparison Project IV: Halo and Galaxy Mass Assembly in a Cosmological Zoom-in Simulation at z≤2, The Astrophysical Journal.
The AGORA High-resolution Galaxy Simulations Comparison Project. V: Satellite Galaxy Populations In A Cosmological Zoom-in Simulation of A Milky Way-mass Halo, The Astrophysical Journal.
The AGORA High-resolution Galaxy Simulations Comparison Project. VI. Similarities and Differences in the Circumgalactic Medium, The Astrophysical Journal.
Kontakt:
Santi Roca-Fábrega, forskare i astrofysik, Fysiska institutionen vid Lunds universitet, santi.roca_fabrega@fysik.lu.se
