IllustrisTNG Projesi'nin ilk sonuçları üç ayrı çalışmada yayınlandı ve kara deliklerin kozmosu nasıl şekillendirdiği ve galaksilerin nasıl oluştuğu ve büyüdüğü üzerine yeni bir ışık tutuyorlar. IllustrisTNG Projesi kendisini “Yeni nesil kozmolojik hidrodinamik simülasyonlar” olarak faturalandırıyor. Proje, Evrenimizin devam eden bir dizi büyük hidrodinamik simülasyonudur. Amacı, gökada oluşumunu yönlendiren fiziksel süreçleri anlamaktır.
IllustriousTNG'nin kalbinde, dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından biri olan Stuttgart, Almanya'daki Yüksek Performanslı Bilgi İşlem Merkezi'ndeki Hazel Hen makinesi, Evrenin son teknoloji ürünü sayısal bir modelidir. Hazel Hen Almanya'nın en hızlı, dünyanın en hızlı 19. bilgisayarı.
Mevcut kozmolojik modelimiz, Evrenin kütle-enerji yoğunluğuna karanlık madde ve karanlık enerji hakim olduğunu ileri sürmektedir. Bunlardan herhangi birini gözlemleyemediğimiz için, bu modeli test etmenin tek yolu, yıldızlar, dağınık gaz ve karadelikler biriktirme gibi görebildiğimiz şeylerin yapısı hakkında kesin tahminler yapabilmektir. Bu görünür şeyler, kozmik tabakalar, filamanlar ve boşluklar ağında düzenlenmiştir. Bunların içinde kozmik yapının temel birimleri olan galaksiler vardır. Galaktik yapı hakkındaki fikirlerimizi test etmek için ayrıntılı ve gerçekçi simüle edilmiş galaksiler yapmalı, ardından bunları gerçek olanla karşılaştırmalıyız.
ABD ve Almanya'daki astrofizikçiler, daha sonra ayrıntılı olarak incelenebilecek kendi evrenlerini oluşturmak için IllustrisTNG'yi kullandılar. IllustrisTNG, gerçek Evrenin gözlemleriyle çok güçlü bir şekilde ilişkilidir, ancak bilim adamlarının kendi Evrenimizde gizlenmiş olan şeylere bakmasına izin verir. Bu şimdiye kadar bazı ilginç sonuçlara yol açtı ve kozmoloji ve astrofizik ile ilgili bazı büyük soruları cevaplamaya yardımcı oluyor.
Galaksilerin merkezlerinde süper kütleli karadeliklere (SMBH'ler) ev sahipliği yaptığını öğrendiğimizden beri, galaksilerin evrimi ve muhtemelen oluşumları üzerinde derin bir etkiye sahip olduklarına inanılmaktadır. Bu bariz bir soruya yol açtı: Bu SMBH'ler kendilerini barındıran gökadaları nasıl etkiler? Şanlı TNG buna cevap vermeye başladı ve Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden Dr.
“Büyük eliptik galaksilerimizde yıldız oluşumunu söndürebilen tek fiziksel varlık, merkezlerindeki süper kütleli kara deliklerdir.” - Dr. Dylan Nelson, Max Planck Astrofizik Enstitüsü,
Hala yıldız oluşturma evrelerinde olan galaksiler genç yıldızlarının mavi ışığında parlak bir şekilde parlıyorlar. Sonra bir şeyler değişir ve yıldız oluşumu sona erer. Bundan sonra galaksiye yaşlı, kırmızı yıldızlar hakimdir ve galaksi “kırmızı ve ölü” galaksilerle dolu bir mezarlığa katılır. Nelson'un açıkladığı gibi, “Büyük eliptik galaksilerimizde yıldız oluşumunu söndürebilen tek fiziksel varlık, merkezlerindeki süper kütleli kara deliklerdir.” Ama bunu nasıl yapıyorlar?
Nelson ve meslektaşları bunu düşük toplanma durumundaki süper kütleli kara delik geri bildirimlerine bağlar. Bunun anlamı, bir kara delik beslenirken, yıldız oluşturan gaz ve tozu galaksiden dışarı üfleyen bir rüzgar veya şok dalgası oluşturmasıdır. Bu, gelecekteki yıldız oluşumunu sınırlar. Mevcut yıldızlar yaşlanır ve kırmızıya döner ve birkaç yeni mavi yıldız oluşur.
Uzun zamandır daha küçük galaksiler birleştiğinde büyük galaksilerin oluştuğu düşünülmektedir. Gökada büyüdükçe, yerçekimi daha küçük gökadaları içine çeker. Bu çarpışmalar sırasında galaksiler parçalanır. Bazı yıldızlar dağıtılacak ve yeni, daha büyük galaksinin etrafında bir hale içinde kalacaklar. Bu, yeni oluşturulan galaksiye yıldız ışığının soluk bir arka plan ışığını vermelidir. Ancak bu bir tahmindir ve bu soluk parlamaları gözlemlemek çok zordur.
“Tahminlerimiz artık gözlemciler tarafından sistematik olarak kontrol edilebilir.” - Dr. Annalisa Pillepich (Max Planck Astrofizik Enstitüsü)
IllustrisTNG, bu ışımanın nasıl görünmesi gerektiğini daha doğru bir şekilde tahmin edebildi. Bu, gökbilimcilere gerçek Evrendeki bu soluk yıldız ışıltısını gözlemlemeye çalıştıklarında ne arayacakları hakkında daha iyi bir fikir verir. “Tahminlerimiz artık gözlemciler tarafından sistematik olarak kontrol edilebilir,” diyen Dr. Annalisa Pillepich (MPIA), daha fazla IllustrisTNG çalışmasına öncülük etti. “Bu, hiyerarşik gökada oluşumunun teorik modeli için kritik bir test sağlar.”
IllustrisTNG, devam eden bir simülasyon serisidir. Şimdiye kadar, her biri öncekinden daha büyük bir simülasyon oluşturan üç IllustrisTNG çalışması yapıldı. Bunlar TNG 50, TNG 100 ve TNG 300'dür. TNG300, TNG50'den çok daha büyüktür ve daha büyük bir alanın incelenmesine izin verir, bu da büyük ölçekli yapı hakkında ipuçları ortaya koyar. TNG50 çok daha küçük olmasına rağmen, çok daha hassas bir ayrıntıya sahiptir. Bize galaksilerin yapısal özelliklerine ve galaksilerin etrafındaki gazın ayrıntılı yapısına daha ayrıntılı bir bakış sağlıyor. TNG100 ortada bir yerde.
IllustrisTNG ilk kozmolojik hidrodinamik simülasyon değildir. Diğerleri arasında Eagle, Horizon-AGN ve IllustrisTNG’nin öncülü Illustris sayılabilir. Bu öngörülü teorik modellerin ne kadar güçlü olabileceğini gösterdiler. Bilgisayarlarımız güçlendikçe ve fizik ve kozmoloji anlayışımız onlarla birlikte büyüdükçe, bu tür simülasyonlar daha büyük ve daha ayrıntılı sonuçlar verecektir.
