Egyelőre nincs olyan fejlett technológia a birtokunkban, amellyel képesek lehetnénk az egész univerzum viselkedését monitorozni – valószínűleg soha nem is lesz ilyenre lehetőségünk, pláne arra nem, hogy az ősrobbanás óta eltelt időszak változásait is rögzíteni tudjuk.
Ezért második legjobb megoldásként kénytelenek vagyunk szimulációkat készíteni, amelyek Jelenleg a legrészletesebb és legteljesebb ilyen szimuláció az IllustrisTNG, amely, ahogy már a neve is utal rá, a korábbi Illustris továbbfejlesztett változata (Illustris – The Next Generation), és főként a szupermasszív fekete lyukak viselkedését fogjuk tanulmányozni vele.
Az IllustrisTNG nagyjából két hónap alatt készült el, és összesen 24 ezer processzorra volt szükség a programozásához.
Azt várják tőle, hogy a különböző kozmológiai folyamatokat pontosabban meg tudják majd érteni, és olyan történéseket is megfigyelhetnek, mint a nehéz elemek kialakulása, vagy a mágneses mezők születése.
Jelenleg a legfontosabb projekt azonban a galaxisok kialakulása és evolúciójának megfigyelése, valamint a központjukban található nagyon nagy tömegű fekete lyukak viselkedésének tanulmányozása. A szimuláció képes lesz lekövetni a világegyetem alakulását az ősrobbanás eseményétől, és megfigyelni galaxisok millióinak kialakulását és evolúcióját.
Hogyan viselkedik a fekete lyuk?
A szupermasszív fekete lyukak egyébként a ma ismert legnagyobb tömegű fekete lyukak az univerzumban, ismereteink szerint minden galaxis közepében megtalálhatók (így a miénkben is).
Valahol 100 és 10 milliárd naptömeg között mozog a tömegük, és – ahogy feljebb is említettük, olyan erős a gravitációs erejük, hogy még a fény sem szabadul ki a vonzáskörzetükből, fény nélkül pedig a teleszkópjaink mit sem érnek.
Ezért olyan fontosak a szimulációk, amelyek képesek hatékonyan modellezni, hogyan fejlődik és viselkedik egy ilyen képződmény. A fekete lyukakkal és galaxisokkal kapcsolatban a szimulációt végző amerikai és német kutatók már három tanulmányt is megjelenttettek a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society tudományos folyóiratban.
Az első ezek közül azzal foglalkozik, hogy az IllustrisTNG először tette lehetővé hidrodinamikai szimulációk segítségével, hogy lemodellezzük a galaxisok részletes csoportosulási mintáit. Ezeket aztán összevetették a valós megfigyelésekkel, és elképesztő részletességű egyezéseket tapasztaltak a szimuláció és a való élet között.
A kutatásban azt is megfigyelték, hogyan változik a vizsgált területek sötét anyagának eloszlása a szupermasszív fekete lyukak hatására.
A második tanulmány a fekete lyukak galaxisokon belüli jelentőségével foglalkozott, és azzal, hogy hogyan képes egy szupermasszív fekete lyuk a fejlődő, kékes csillagokból rövid idő alatt halott vörös csillagokat varázsolni. A csillagfejlődési folyamatot ilyenkor ez az elképesztő gravitációs mezővel rendelkező képződmény megszakítja, és akár magánál milliárdokkal nagyobb csillagrendszerek evolúcióját is képes befolyásolni.
A harmadik tanulmány a galaxisok evolúcióját tanulmányozza: a csillagászok jelenleg úgy gondolják, hogy előbb a kisebb galaxisoknak kell létrejönniük, amelyek egyre nagyobb alakzatokká olvadnak, mivel a fekete lyukak gravitációja folyton újabb és újabb objektumokat vonz oda.
A folyamatos ütközések miatt egyes galaxisok szétszakadnak, és egyes csillagok nagyon széles pályára kényszerülnek az újonnan képzett nagyobb csillagrendszerek körül. Ezeket nagyon nehéz megfigyelni, mivel nem túl fényesek – a szimuláció azonban ebben is a segítségünkre lehet.
A tudósok arra számítanak, hogy a szimuláció adatait még hosszú évekig tudják majd tanulmányozni, és a kozmológia alapvető kérdéseire is sikerül majd választ adniuk a segítségükkel.
Kiemelt kép forrása: IllustrisTNG
