Astrofizikçiler, galaktik şehirlerin atalarının yaşam döngüsünü gözlemlemek için bir ‘zaman makinesi’ simülasyonu yarattılar.

Astrofizikteki birçok süreç çok uzun zaman alır ve bu da onların evrimini incelemeyi zorlaştırır. Örneğin, güneşimiz gibi bir yıldız yaklaşık 10 milyar yaşında ve galaksiler milyarlarca yıl içinde evrim geçiriyor.

Astrofizikçilerin buna yaklaşma yollarından biri, farklı gelişim aşamalarında onları karşılaştırmak için farklı nesnelere bakmaktır. Işığın teleskoplarımıza ulaşmasının uzun sürmesi nedeniyle, etkili bir şekilde geriye bakmak için uzaktaki nesnelere de bakabilirler. Örneğin, 10 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir cisme bakarsak, onu 10 milyar yıl önceki haliyle görürüz.

2 Haziran 2022’de dergide yayınlanan yeni bir araştırmaya göre, araştırmacılar ilk kez 11 milyar yıl önce uzak evrende gözlemlenen en büyük gökada gruplarından bazılarının tüm yaşam döngüsünü yeniden yaratan simülasyonlar oluşturdular. doğal astronomi.

Kozmik simülasyonlar, evrenin bugünkü haline nasıl geldiğini incelemek için gereklidir, ancak bunların çoğu genellikle astronomların teleskoplarla gözlemledikleriyle eşleşmez. Çoğu, gerçek evrenle yalnızca istatistiksel anlamda eşleşecek şekilde tasarlanmıştır. Öte yandan, sınırlı kozmik simülasyonlar, evrende gerçekten gözlemlediğimiz yapıları yeniden üretmek için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, bu türdeki mevcut simülasyonların çoğu, yerel evrenimize, yani Dünya’nın yakınına uygulandı, ancak uzak evrenin gözlemlerine uygulanmadı.

Kavli Institute of Physics and Mathematics of Project Universe araştırmacısı ve ilk yazar Metin Ata ve proje doçent Khe-Jan Lee liderliğindeki bir araştırma ekibi, günümüzün ataları olan devasa gökada kümeleri gibi uzak yapılarla ilgilendi. Galaksi kümeleri yerçekiminin etkisi altında toplanmadan önce. Uzak protokol kümeleriyle ilgili mevcut çalışmaların bazen aşırı basitleştirildiğini, yani simülasyonlar yerine basit modeller kullanılarak yürütüldüklerini buldular.

Simülasyondan alınan ekran görüntüleri (üstte), 11 milyar yıllık hafif bir yolculuk süresinde (evrenin sadece 2,76 milyar yaşında veya şu anki yaşının %20’si olduğu zaman) gözlemlenen galaksilerin dağılımına karşılık gelen madde dağılımını gösterir ve (altta) ) maddenin aynı bölgede 11 milyar yıl sonra dağılımı Bir milyar ışıkyılı kadar. Kredi: Ata ve ark.

Atta, “Yapıların nasıl başladığını ve nasıl bittiğini görmek için uzaktaki gerçek evrenin tam bir simülasyonunu geliştirmeye çalışmak istedik.” Dedi.

Sonuçları COSTCO (COsmos Kısıtlı Alan Simülasyonu) oldu.

Bana simülasyon geliştirmenin bir zaman makinesi yapmaya çok benzediğini söyledi. Uzak evrenden gelen ışık şimdi yalnızca Dünya’ya ulaştığından, bugün gördüğünüz galaktik teleskoplar geçmişin bir anlık görüntüsüdür.

“Dedenizin eski bir siyah beyaz fotoğrafını bulup hayatının videosunu çekmek gibi” dedi.

Bu anlamda, araştırmacılar evrendeki “genç” atalara ait gökadaların anlık görüntülerini aldılar ve ardından gökada kümelerinin nasıl oluştuğunu incelemek için yaşlarını hızla ilerlettiler.

Araştırmacıların kullandığı galaksilerden gelen ışık, bize ulaşmak için 11 milyar ışıkyılı uzağa gitti.

En büyük zorluk, büyük ölçekli çevreyi hesaba katmaktı.

“Bu, ister izole olsun, ister daha büyük bir yapıyla ilişkili olsun, bu yapıların kaderi için çok önemli bir şey. Çevreyi hesaba katmazsanız, tamamen farklı cevaplar alırsınız. Büyük olanı alabildik. -Çevreyi sürekli olarak hesaba katıyoruz, çünkü tam bir simülasyonumuz var ve bu yüzden tahminimiz daha kararlı.”

Araştırmacıların bu simülasyonu yaratmasının bir başka önemli nedeni de, evrenin fiziğini tanımlamak için kullanılan Standart kozmoloji Modelini test etmektir. Araştırmacılar, belirli bir uzaydaki yapıların nihai kütlesini ve nihai dağılımını tahmin ederek, mevcut evren anlayışımızda daha önce keşfedilmemiş tutarsızlıkları ortaya çıkarabilirler.

Araştırmacılar simülasyonlarını kullanarak, halihazırda üç protogalaktik grubun var olduğuna ve bir yapının bozulduğuna dair kanıt bulabildiler. Ayrıca, simülasyonlarında sürekli olarak oluşan diğer beş yapıyı tanımlayabildiler. Buna, bizim kümemizin kütlesinin 5.000 katı kütleye sahip, bugün bilinen en büyük ve en eski ön-üstküme olan Hyperion ön-üstkümesi dahildir.[{” attribute=””>Milky Way galaxy, which the researchers found out it will collapse into a large 300 million light year filament.

Their work is already being applied to other projects including those to study the cosmological environment of galaxies, and absorption lines of distant quasars to name a few.

Details of their study were published in Nature Astronomy on June 2.

Reference: “Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations” by Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 June 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0