星系模拟器(高拟真度星系模拟器诞生)

图片说明:EAGLE模拟器形成的星系特写。前两张图片分别是距离同一个表面3.26亿光年和3260万光年的特写,显示了大环境中的气体分布。红色和蓝色分别表示高温气体和低温气体。第三张图片显示了距离该表面20万光年的星光。图片来源:J. Schaye et al. 2015

星系

Joop Schaye教授领导的国际天文学家团队以荷兰莱顿大学(Leiden University)和英国杜伦大学(Durham University)为中心,研发出了可以创建真实星系宇宙模拟器,这些星系的质量、体积和年龄与我们观测到的星系相近。对银河系强风的模拟使模拟星系与真实星系相近,银河系强风是指从星系吹出的气体大风。

模拟运行耗时数月,杜伦大学的“宇宙学机器”(Cosmology Machine)和巴黎的“居里”(Curie)计算机进行了模拟运算,它们分别是英国和法国用于科研的最大计算机之一。天文学家现在能使用模拟结果研究140亿年前至今的星系发展。研究结果发表在2015年1月的Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

天文学家已经用计算机模拟研究了多年的星系构成,但是收效甚微。以前的模拟星系常常太重、太小、太老或太圆。

EAGLE模拟器(星系及其环境的进化和组成,Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments)模拟得到的星系更接近真实星系。这是因为对银河系强风的成功模拟,银河系强风会吹走行星形成所需的气体。EAGLE模拟得到的星系更轻并更年轻,因为它形成的行星更少而且更晚。行星、超新星爆炸和超大质量黑洞为银河系强风提供能量,EAGLE模拟的银河系强风比以前模拟的要强。

EAGLE模拟星系的体积和形状也更接近天文学家在宇宙中观测到的星系。来自杜伦大学的研究合著者Richard Bower说:“(本研究)计算机生成的宇宙很接近真实的宇宙。模拟的宇宙中遍布着我们使用世界上最大的天文望远镜观测到的各种形状、大小和颜色的星系,简直不可思议。在EAGLE模拟中,还能借助按钮让时光倒流。”

通过开发高度模拟真实星系的模拟器,天文学家现在能研究单个星系进化的细节。来自英国利物浦约翰摩尔斯大学(Liverpool John Moores University)的研究合著者Rob Crain说:“这项研究开启了新的时代。现在我们能操纵宇宙条件并且研究过去140亿年中的星系进化。”

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