Milyen volt az univerzum a történelem elején, csak 500 millió évvel a nagy robbanás után? Jelenleg nincs mód arra, hogy a távcsöveinkkel messze „visszatekinthessünk” erre a célra, ám az Egyesült Királyságban lévő Durham Egyetem kozmológusai számítógépes szimulációt használtak annak előrejelzésére, hogy a nagyon korai világegyetem hogyan jelenik meg. A képek a „Kozmikus Hajnalot” ábrázolják, és kiszámítják az első nagy galaxisok kialakulását. A szimuláció azt is megkísérli felismerni, hogy a sötét anyag milyen szerepet játszott a galaxisok kialakulásában. "Tényleg visszatekintünk az időre, és ezzel reméljük, hogy megtanuljuk, hogyan készültek a hasonló galaxisok, és jobban megértjük a sötét anyagot" - mondta Alvaro Orsi, a Durham Egyetem Számítástechnikai Kozmológia Intézetének (ICC) tanulmányának vezető szerzője. ). "A sötét anyag jelenléte kulcsfontosságú a galaxisok felépítéséhez - sötét anyag nélkül nem lennénk itt ma."
A számítógépes szimulációval készített képeken a zöld kavarog a sötét anyagot képviseli, amely a tudósok szerint alapvető alkotóeleme a galaxisképződésnek, míg a körök a csillagok képződési sebességét mutatják a galaxisokban. A különböző színkörök képviselik a csillagképződés változó fényerejét, a sárga szín pedig a legfényesebb. A felső kép az Univerzumot ábrázolja, ahogyan 590 millió évvel a Nagyrobbanás után volt, és az alábbi kép az Univerzumot mutatja egy milliárd évvel a Nagyrobbanás után, ahogy a csillagképződés üteme felgyorsul.
Az első galaxisokat hatalmas csillagok törmelékéből hozták létre, amelyek röviddel az univerzum kezdete után robbanásszerűen elpusztultak. A Durham-számítás előrejelzi, hogy hol jelennek meg ezek a galaxisok és hogyan fejlődnek a mai napig, több mint 13 milliárd évvel később. Bár manapság a galaxisok nagyobbok, nem képeznek csillagokat olyan gyorsan, mint a múltban. "Kutatásunk előrejelzi, hogy mely galaxisok növekednek a csillagok kialakulásával az univerzum különböző időszakaiban, és hogyan kapcsolódnak ezek a sötét anyaghoz" - mondta Dr. Carlton Baugh társszerző. "Azt adjuk meg a számítógépnek, amelyről úgy gondoljuk, hogy a galaxisok kialakulásának receptje, és megnézjük, mi készül, majd teszteljük a valódi galaxisok megfigyeléseivel szemben."
A hatalmas szimuláció azt mutatja meg, hogy a struktúrák hogyan növekednek a sötét anyagban, egy olyan modell segítségével, amely megmutatja, hogy a normál anyag, például a gáz hogyan viselkedik, hogy megjósolja a galaxisok növekedését. A gáz érzékeli a gravitációt a sötét anyagtól, és lehűlés előtt felmelegszik, sugárzás engedi és csillagokká alakul. A szimulációs képek megmutatják, mely galaxisok képezik a legerőteljesebben csillagokat egy adott időben. Az alábbi kép az 1,1 milliárd évvel a Világegyetem utáni világegyetemet mutatja, amely a galaxisokban nagyon aktív csillagképződés.
A Durham-csapat számításai, amelyeket a chilei Santiagoban található Universidad Catolica tudósai támogatnak, tesztelhetők az új megfigyelésekkel, amelyek az univerzum történetének korai szakaszaiba nyúlnak vissza, csaknem egymilliárd évvel a Nagyrobbanás után. Keith Mason professzor, a Tudományos és Technológiai Intézetek Tanácsának vezérigazgatója elmondta: „A számítási kozmológia fontos szerepet játszik az univerzum megértésében. Ezek a szimulációk nemcsak lehetővé teszik, hogy időben visszatekinthessünk a korai világegyetemre, hanem kiegészítik a csillagászok munkáját és megfigyeléseinket.
Ez a kép az Űrmagazinot mutatja, 13,6 milliárd évvel a nagy robbanás után. A galaxisok nem képeznek csillagokat olyan gyorsan, mint a múltban.
A csoport azt reméli, hogy a sötét anyag galaxisokra gyakorolt hatásainak további vizsgálata és szimulációja segít a csillagászoknak többet megtudni arról, hogy mi ez a mindenütt jelen lévő anyag.
Forrás: Tudományos és Technológiai Intézetek Tanácsa
Számítógépes Kozmológiai Intézet, Durham University
A Durhami Egyetem Fizikai Tanszéke
