Jak wyglądał Wszechświat na początku swojej historii, zaledwie 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu? Obecnie nie mamy możliwości „spojrzenia” wstecz za pomocą naszych teleskopów, ale kosmolodzy z Uniwersytetu Durham w Wielkiej Brytanii zastosowali symulację komputerową, aby przewidzieć, jak wyglądałby bardzo wczesny Wszechświat. Obrazy przedstawiają „Kosmiczny świt” i obliczają powstawanie pierwszych dużych galaktyk. Symulacja ma również na celu określenie roli ciemnej materii w tworzeniu galaktyk. „Skutecznie spoglądamy w przeszłość i robiąc to, mamy nadzieję dowiedzieć się, jak powstały galaktyki takie jak nasze i lepiej zrozumieć ciemną materię”, powiedział Alvaro Orsi, główny autor badania z Institute for Computational Cosmology (ICC) ). „Obecność ciemnej materii jest kluczem do budowy galaktyk - bez ciemnej materii nie byłoby nas dzisiaj”.
Na obrazach wykonanych za pomocą symulacji komputerowej zielone wiry reprezentują ciemną materię, która, jak twierdzą naukowcy, jest istotnym składnikiem formowania się galaktyk, podczas gdy okręgi pokazują tempo powstawania gwiazd w galaktykach. Różne koła kolorów reprezentują zmienną jasność formowania się gwiazd, przy czym kolor żółty jest najjaśniejszy. Górne zdjęcie przedstawia Wszechświat w 590 milionach lat po Wielkim Wybuchu, a zdjęcie poniżej pokazuje Wszechświat 1 miliard lat po Wielkim Wybuchu, gdy tempo powstawania gwiazd zaczyna rosnąć.
Pierwsze galaktyki powstały z gruzów masywnych gwiazd, które zmarły wybuchowo wkrótce po rozpoczęciu Wszechświata. Obliczenia Durhama przewidują, gdzie pojawiają się te galaktyki i jak ewoluują do dnia dzisiejszego, ponad 13 miliardów lat później. Chociaż dzisiejsze galaktyki są większe, nie tworzą teraz gwiazd tak szybko, jak kiedyś. „Nasze badania przewidują, które galaktyki rosną poprzez formowanie się gwiazd w różnych okresach w historii Wszechświata i jak odnoszą się one do ciemnej materii” - powiedział współautor dr Carlton Baugh. „Dajemy komputerowi to, co naszym zdaniem jest receptą na tworzenie galaktyk, i widzimy, co jest wytwarzane, a następnie testowane pod kątem obserwacji prawdziwych galaktyk”.
Masywna symulacja pokazuje, jak struktury rosną w ciemnej materii za pomocą modelu pokazującego, jak zachowuje się normalna materia, taka jak gaz, w celu przewidywania wzrostu galaktyk. Gaz odczuwa przyciąganie grawitacyjne z ciemnej materii i jest podgrzewany przed ochłodzeniem przez uwolnienie promieniowania i przekształcenie się w gwiazdy. Obrazy symulacyjne pokazują, które galaktyki najsilniej formują gwiazdy w danym momencie. Poniższy obraz pokazuje Wszechświat 1,9 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, bardzo aktywnym czasie formowania się gwiazd w galaktykach.
Obliczenia zespołu Durham, wspierane przez naukowców z Universidad Catolica w Santiago, Chile, można przetestować pod kątem nowych obserwacji sięgających wczesnych etapów historii Wszechświata prawie miliard lat po Wielkim Wybuchu. Profesor Keith Mason, dyrektor naczelny Rady ds. Nauki i Technologii, powiedział: „Kosmologia obliczeniowa odgrywa ważną rolę w naszym rozumieniu Wszechświata. Symulacje te nie tylko pozwalają nam spojrzeć w przeszłość na wczesny Wszechświat, ale uzupełniają pracę i obserwacje naszych astronomów. ”
Zdjęcie to pokazuje magazyn kosmiczny, 13,6 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Galaktyki nie tworzą teraz gwiazd tak szybko, jak kiedyś.
Zespół ma nadzieję, że dalsze badania i symulacje wpływu ciemnej materii na galaktyki pomogą astronomom dowiedzieć się więcej o tym, czym jest ta wszechobecna substancja.
Źródło: Rada ds. Obiektów Naukowych i Technologicznych
Institute for Computational Cosmology, Durham University
Wydział Fizyki, Durham University
