In tutto il tempo necessario per far nascere la vita umana, un supercomputer e un team di ricercatori dell'Università della California, Santa Cruz, e dell'Istituto di Fisica Teorica di Zurigo hanno dato vita alla prima simulazione della fisica coinvolta in formazione della galassia che ha prodotto la Via Lattea. Hanno chiamato il loro bambino Eris...
'I precedenti sforzi per formare un'enorme galassia a disco come la Via Lattea erano falliti, perché le galassie simulate si sono ritrovate con enormi rigonfiamenti centrali rispetto alle dimensioni del disco', ha detto Javiera Guedes, che ha recentemente conseguito il dottorato di ricerca. in astronomia e astrofisica presso l'UC Santa Cruz ed è il primo autore di un articolo che è stato accettato per la pubblicazione sull'Astrophysical Journal.
Questo confronto mostra la simulazione di Eris (in alto) e la Via Lattea (in basso). Crediti: S. Callegari, J. Guedes, e la collaborazione 2MASS.
Come la Via Lattea, Eris è un'adorabile galassia a spirale sbarrata: la sua figura e il suo contenuto di stelle sono identici come la modellazione può renderlo. Studiando la nostra galassia e altre simili, questa simulazione si adatta allo stampo da ogni angolazione. 'Abbiamo sezionato la galassia in molti modi diversi per confermare che si adatta alle osservazioni', ha detto Guedes.E nel progetto sono state coinvolte anche “sette sorelle”. Il supercomputer Pleiades all'avanguardia della NASA ha assunto il compito di 1,4 milioni di ore di processore. Ma i calcoli non si sono fermati qui. Sono state coinvolte anche simulazioni su supercomputer presso l'UCSC e il Centro nazionale svizzero di supercalcolo. 'Abbiamo preso qualche rischio spendendo un'enorme quantità di tempo del supercomputer per simulare una singola galassia con una risoluzione extra-alta', ha detto Madau.
Per oltre due decenni, i tentativi di creare l'evoluzione di una galassia di tipo Via Lattea sono stati appena fuori dalla portata dei ricercatori. Semplicemente non erano in grado di produrre la forma, le dimensioni e la popolazione adeguate per adattarsi alle proprietà note. Grazie a questa nuova scoperta, il supporto per la teoria della 'materia oscura fredda' ha prevalso e la teoria del Big Bang è stata supportata. Cosa ha dato a Eris il vantaggio? Prova la nostra formazione stellare che ora comprende meglio.
'La formazione stellare nelle galassie reali avviene in modo raggruppato e riprodurla da una simulazione cosmologica è difficile', ha detto Madau. “Questa è la prima simulazione in grado di risolvere le nubi di gas ad alta densità in cui si verifica la formazione stellare, e il risultato è un tipo di galassia della Via Lattea con un piccolo rigonfiamento e un grande disco. Mostra che lo scenario della materia oscura fredda, in cui la materia oscura fornisce l'impalcatura per la formazione delle galassie, è in grado di generare galassie realistiche dominate dal disco”.
Dare alla luce Eris non è stato un compito facile. Attraverso simulazioni a bassa risoluzione, i ricercatori hanno iniziato ad assemblare gruppi di materia oscura, modellandoli in aloni galattici. Da lì hanno selezionato le informazioni su un alone con una massa e una storia di fusione simili alla nostra e hanno 'riavvolto il nastro' fino alla sua infanzia. Concentrandosi su una piccola area, sono stati in grado di aggiungere ulteriori informazioni sulle particelle e aumentare la risoluzione.
“La simulazione segue le interazioni di oltre 60 milioni di particelle di materia oscura e gas. Nel codice c'è molta fisica - gravità e idrodinamica, formazione stellare ed esplosioni di supernova - e questa è la simulazione cosmologica con la più alta risoluzione mai realizzata in questo modo', ha affermato Guedes, che è attualmente ricercatore post-dottorato presso l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo (ETH Zurigo).
Ciò che distingue Eris dai suoi predecessori è la capacità di 'vedere' in alta risoluzione/alta densità. Ciò consente un approccio più pragmatico alla formazione e al posizionamento delle stelle. È una considerazione importante, perché le supernovae si verificano in regioni ad alta densità e l'alta risoluzione consente di tenerne conto.
'Le supernovae producono flussi di gas dalla parte interna della galassia, dove altrimenti formerebbero più stelle e formerebbero un grande rigonfiamento', ha detto Madau. 'La formazione di stelle in cluster e l'iniezione di energia dalle supernova stanno facendo la differenza in questa simulazione'.
Alzati, Eris... Il tuo momento è arrivato!
Fonte della storia originale: Notizie dell'Università di Santa Cruz . Per ulteriori letture: Formare spirali realistiche di tipo tardo in un universo LCDM: la simulazione di Eris .