Tudomány

Elkészült az univerzum legrészletesebb szimulációja

Nagy Niki
Nagy Niki

2018. 02. 17. 09:35

Az IllustrisTNG jelenleg a világ legrészletesebb és legteljesebb szimulációja a világegyetemről, amelyet kutatók nagyrészt arra használnak majd, hogy megfigyeljék a szupermasszív fekete lyukak univerzumra gyakorolt hatását. Mivel ezeket a fekete lyukakat óriási gravitációs mezőik miatt nem tudjuk a hagyományos teleszkópokkal megfigyelni (még a fény sem szabadul ki a vonzáskörzetükből), a szimuláció hiánypótló információkat adhat nekünk arról, mi is történik pontosan egy a galaxisok középpontjában található, nagyon nagy tömegű fekete lyuk körül.

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 segítenek megérteni a világegyetem különböző folyamatait, és megjósolni a jövőbeli történéseket. 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. Több mint 500 terabájtnyi adatot sikerült kinyerni belőle, amit a kutatók még évekig tudnak majd elemezni és tanulmányozni.

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 nagyon nehéz őket megfigyelni – 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.

A sötét anyag sűrűsége különböző szimulációk során Forrás: IllustrisTNG

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.

Csillagok az univerzumban a szimuláció szerint Forrás: IllustrisTNG

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

vissza a címlapra

Ajánlott videó mutasd mind

Balatonfenyves, 2014. június 13.
Gardatetemek a Balaton partján, Balatonfenyvesnél 2014. június 13-án. Az elmúlt napokban mintegy 20 ezer gardatetemet gyűjtöttek be a Balatonnál, a halpusztulás oka egyelőre ismeretlen.
MTI Fotó: Varga György

Temetővé válhat a Balaton egy időre

Kommentek

24-logo

Engedélyezi, hogy a 24.hu értesítéseket
küldjön Önnek a kiemelt hírekről?
Az értesítések bármikor kikapcsolhatók
a böngésző beállításaiban.