Spiral galaxy NGC 1300. Ayrıntı için Tıklayin
Araştırmacılar, erken evrende gökadaların büyümesini modellemek için dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarından biri olan Dünya Simülatörü'nün gücünden yararlandı. Ekip, Big Bang'den kısa bir süre sonra, daha sonra daha büyük ve daha büyük koleksiyonlara dönüşen ve sonunda galaksiler haline gelen yıldızlar oluşturmak için bir araya geldiğinde, süreci en başından beri simüle etti. Samanyolu gibi galaksilerin, Büyük Patlama'dan sadece bir milyar yıl sonra yaptıklarıyla muhtemelen aynı kompozisyona sahip olduklarını keşfettiler.
İki gökbilimci, galaksilerin büyümesini modellemek için bugüne kadar dünyanın en büyük astrofizik simülasyonlarından birini gerçekleştirdi. İklim modelleme ve sismik aktiviteyi simüle etmek için kullanılan Japonya'daki “Dünya Simülatörü” süper bilgisayarını kullanan Los Angeles'taki California Üniversitesi'nden Masao Mori ve Tsukuba Üniversitesi'nde Masayuki Umemura, galaksilerin sadece 300 milyon yıldan beri nasıl evrimleştiğini hesapladı Büyük patlamadan sonra günümüze. Sonuçlar gökadaların şu anda inandığından çok daha hızlı evrimleşmiş olabileceğini göstermektedir (Nature 440 644).
“Hiyerarşik” modele göre, galaksiler, daha sonra daha büyük sistemlerle birleşen küçük gaz kümeleri ve yıldızların oluşumuyla başlayan aşağıdan yukarıya bir süreçle oluşur. Mori ve Umemura, bir primordial galaksinin dinamik ve kimyasal evrimini hesaba katmak için astrofiziksel bir plazma için bir “spektral sentez” kodu ile birleştirilmiş güçlü bir 3D hidrodinamik kod kullanarak bu süreci simüle etti. Earth-Simulator simülasyonu, 1024 “grid noktalarına” dayanan ultra yüksek çözünürlükle gerçekleştirildi ve bu da onu astrofizikte şimdiye kadar yapılmış en büyük hesaplamalardan biri haline getirdi.
Mori ve Masayuki, simülasyonları, kozmik mikrodalga arka planının ölçümleri ile belirlenen soğuk karanlık madde evrenine dayanarak simülasyonlarında başlangıç koşullarını oluşturdu. İlk olarak 2003 yılında yapılan bu gözlemler, standart kozmoloji modeline uygun olarak sadece% 4 sıradan madde,% 22 karanlık madde ve% 74 karanlık enerji içeren düz bir evrende yaşadığımızı göstermektedir. Araştırmacılar daha sonra sayısal sonuçlarını doğrudan gökbilimcilerin evrenin en uzak ve dolayısıyla en eski bölgelerinde buldukları Lyman-alfa yayıcılar ve “Lyman kırılma” gökadaları olarak adlandırılan ilkel gökadaların gözlemleriyle doğrudan karşılaştırdı.
Sonuçlar, Big Bang'den sadece 300 milyon yıl sonra erken evrende oluşan ilkel gaz kabarcıklarının gerçekten Lyman-alfa yayıcılara benzediğini göstermektedir. Yaklaşık 1 milyar yıl sonra, simülasyonlar bu galaksilerin Lyman break galaksilerine dönüştüğünü gösteriyor. Son olarak, 10 milyar yıllık evrimin ardından yapılar günümüz eliptik gökadalarına benzemektedir.
Simülasyon, evriminin her aşamasında galaksideki kimyasal elementlerin karışımını da tahmin ediyor ve Samanyolu'nun bugün sadece 1 milyar yaşındayken olduğu gibi aynı bileşime sahip olduğunu gösteriyor. Şimdiye kadar, galaksilerin yavaş yavaş geliştiği ve tekrarlanan yıldız oluşumu ve süpernova patlamaları ile 10 milyar yıllık bir süre boyunca hidrojen ve helyumun ötesinde daha ağır elementlerle zenginleştirildiği düşünülüyordu.
Mori, “Bulgumuz galaksi oluşumunun çok daha hızlı ilerlediğini ve galaksilerde sadece 1 milyar yılda büyük miktarda ağır element üretildiğini gösteriyor,” diyor Mori.
Orijinal Kaynak: Fizik Enstitüsü
