计算机模拟有助于揭示星系形成的内部运作

作者:艾糇幔

<p>在超级计算机的帮助下创建,这仍然来自模拟显示在宇宙的前20亿年中形成一个巨大的星系氢气是灰色的,年轻的恒星看起来是蓝色的,而较老的恒星是红色的</p><p>模拟显示气体流入沿着细丝的星系,类似于宇宙弯曲或涡旋状的稻草,范德比尔特大学,田纳西州纳什维尔的Jillian Bellovary;西雅图华盛顿大学的Fabio Governato和华盛顿大学的N-Body Shop帮助创建了模拟</p><p>这项工作部分利用范德比尔特大学研究和教育高级计算中心的资源进行</p><p>图片来源:视频提供华盛顿大学的N-Body商店一项新发表的研究详细描述了星系是如何形成的,利用计算机模拟揭示了冷却气体沿着细丝流入星系中心,然后被转换成新星</p><p>计算机模拟的星系数量超过数十亿多年以来,人们已经发现了它们如何喂食的可能情景:一种宇宙形式的旋涡吸管结果表明,冷气体 - 恒星的燃料 - 沿着细丝螺旋形成星系的核心,迅速进入它们的“胆量”一旦到达那里,天然气被转化为新的恒星,并且星系大量增加“星系形成真的很混乱,”Tyle的第一作者凯尔斯图尔特说</p><p>他在5月20日出版的“天体物理学杂志”上发表了一项新研究“几个月来,我们花了数百台计算机处理器来模拟和了解这个过程的工作原理”斯图尔特现在在河滨的加州浸会大学在加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室,加利福尼亚州完成了大部分工作</p><p>在超级计算机的帮助下创建,这个模拟显示在宇宙的前20亿年中形成了一个巨大的星系氢气是灰色的,年轻的恒星呈现蓝色,而较旧的恒星呈现红色模拟显示气体沿着细丝流入星系,类似于宇宙弯曲或涡旋状的吸管图片来源:视频由华盛顿大学的N-Body Shop提供在早期宇宙中,星系形成在一团巨大的宇宙网中由细丝连接在一起,在星系内,气体冷却和凝聚,变得足够致密以触发bir恒星我们的银河系螺旋星系及其数十亿颗恒星以这种方式成形了以前标准的星系形成模型认为,热气体从各个方向沉入新兴星系的中心,气体云被认为相互碰撞,发出冲击波,然后加热气体这个过程类似于喷气式飞机产生音爆,只有在星系的情况下,落入的气体比声速更快,堆积成波浪最终,气体冷却并沉入银河系中心这个过程理论上是缓慢的,需要长达80亿年最近的研究与较小的星系中的这种情况相矛盾,表明气体没有被加热另一种“冷模式”的星系形成理论被提出相反,建议冷气可能沿着细丝汇集到星系中心斯图尔特和他的同事们开始测试这个理论并解决关于冷气如何进入星系的谜团,就像我们一样随着它的螺旋上升速度由于需要花费数十亿年的时间来观察星系的增长,该团队使用JPL的超级计算机模拟了这个过程</p><p>美国宇航局艾姆斯研究中心,加利福尼亚州莫菲特菲尔德;加利福尼亚大学欧文分校他们运行了四种不同的银河系形成模拟,从大爆炸后的5700万年开始直到现在</p><p>模拟开始于星系的起始成分 - 氢,氦和黑暗物质 - 然后让物理定律接管创造他们的银河杰作由于大量的互动“模拟就像一场巨大的国际象棋游戏”,需要超级计算机,该论文的共同作者Alyson Brooks说</p><p>威斯康星大学麦迪逊分校的星系模拟专家“对于每一个时间点,我们必须弄清楚一个给定的粒子 - 我们的棋子 - 应该如何根据所有其他粒子的位置移动 模拟中有数以千万计的粒子,所以弄清楚引力如何影响每个粒子是耗时的“当银河混合物准备就绪时,研究人员检查了数据,找到了关于冷气体如何沉入银河系的新线索中心新的结果证实,冷气体沿着细丝流动并首次表明气体旋转的速度比先前所认为的要快</p><p>模拟结果还表明,气体正在以更快的速度向下到达星系的中心</p><p>发生在大约10亿年的星系形成的“热模式”中“我们发现,星系构建的丝状结构是它们如何随着时间的推移而积累的关键,通过有效地将气体导入其中,”Leonidas说</p><p> Moustakas,JPL的合着者研究人员也研究了暗物质 - 一种看不见的物质构成宇宙中大约85%的物质星系由常规垫块形成ter,所谓的由原子和暗物质组成的重子物质模拟结果表明,暗物质沿着细丝也以更快的速度旋转,旋入星系中心</p><p>结果有助于回答天文学关于大型星系的谜团延伸的材料盘绕着它们远离它们的中心研究人员不明白外部材料如何快速旋转冷模式允许这种快速旋转,将另一个拼图块装入星系如何生长的难题“目标模拟星系的目的是将它们与望远镜所观察到的相比较,看看我们是否真的了解如何构建星系,“斯图尔特说道”它帮助我们理解真实的宇宙“论文的其他作者是:詹姆斯布洛克大学加州,欧文;纽约市纽约市立技术学院的Ariyeh Maller,瑞士苏黎世大学的JürgDiemand;加拿大安大略省汉密尔顿市麦克马斯特大学的James Wadsley JPL由帕萨迪纳的加州理工学院管理,为美国宇航局出版:Kyle R Stewart等人,“Galaxy Halos的Angular Momentum Acquisition”,2013年,ApJ,769, 74; doi:101088 / 0004-637X / 769/1/74 PDF研究副本:Galaxy Halos中的角动量采集资料来源:Whitney Clavin,喷气推进实验室;美国宇航局图片:....