Астрономы провели самое масштабное моделирование — миллионы «виртуальных галактик» в недрах одного суперкомпьютера

Известно, что вселенские масштабы выходят далеко за грани возможности восприятия человеческого разума, одних только галактик во Вселенной насчитывается миллиарды миллиардов. И ученые астрономы, путем наблюдений за глубинами космоса постоянно расширяют круг наших знаний об устройстве Вселенной, о происходящих в космосе процессах и т.п. Но не всегда одни лишь наблюдения дают необходимые ученым данные, результаты и ответы на некоторые вопросы, касающиеся в частности движущих сил, отвечающих за формирование и развитие колоссальных космических объектов, таких, как галактики и скопления галактик. Эти данные могут быть получены из другого источника — из расчетов сложнейших математических моделей.

Не так давно ученые-астрономы из Аризонского университета провели то, что можно назвать одним из самых масштабных компьютерных моделирований за всю историю человечества. Для этого моделирования использовался суперкомпьютер Ocelote и специализированное программное обеспечение UniverseMachine, которое позволило «вырастить» в памяти суперкомпьютера миллионы небольших «виртуальных вселенных». А полученные таким путем данные позволили ученым-космологам проследить формирование и развитие галактик за достаточно долгий, даже по космическим масштабам, период времени, который начался с отметки в 400 миллионов лет после Большого Взрыва, и закончился условно нашим временем.

В результате моделирования в недрах суперкомпьютера прошла эволюция более 8 миллионов виртуальных галактик. На это все было потрачено порядка 400 тысяч часов процессорного времени.

Отметим, что моделируемые вселенные были по размерам меньше нашей Вселенной, но в них действовали подобные физические законы и правила. Ученые периодически меняли некоторые из начальных условий и смотрели на конечный результат.

И в результате всего этого были сделаны неожиданные выводы, что нынешнее понимание процессов звездного формирования является несколько неправильным. Считается, что звезды начинают формироваться из «узлов» облаков космического газа и пыли, там, где наблюдается повышенная плотность материи. И чем большую температуру имеет эта материя, тем трудней и медленней идут процессы формирования звезд. Доказательствами этих предположений являются наблюдения за сверхмассивными черными дырами, энергия которых нагревает материю в окружающем их пространстве до достаточно высоких температур. И этот нагрев препятствует интенсивным процессам звездообразования.

Но в результатах математического моделирования ученые увидели совсем другую картину. «Поскольку мы «вернулись» к самому раннему периоду существования Вселенной, которую наполняли облака плотного и горячего газа, мы ожидали увидеть там некоторое количество уже неактивных галактик, давно прекративших производить новые звезды» — пишут ученые, — «Но мы нашли там достаточно много активных галактик, которые производят новые звезды достаточно быстрыми темпами».

И под конец развития виртуальных вселенных те из них, в которых не были искусственно подавлены условия для процессов звездообразования, выглядели почти точно так же, как и то, что видят сегодня ученые в свои телескопы.

В скором времени ученые, работавшие с моделями UniverseMachine собираются провести новое моделирование, которое начнется с исходной точки, но не будет остановлено на условном текущем моменте, а будет продолжаться приблизительно еще столько же времени. Это позволит ученым изучить не только процессы формирования и развития звезд и галактик, но и процессы, которые происходят во время «смерти» этих колоссальных космических объектов.