연구원들은 별과 은하의 형성을 모델링하기 위해 'Universemachine'이라는 거대한 슈퍼 컴퓨터로 향했습니다. 그 과정에서 그들은 거의 10¹ ° 은하로 8 백만 개의 '가상 유니버스'를 만들었습니다.
은하와 그들이 주최하는 별의 기원과 진화가 과학자들이 수십 년 동안 탐험하고자하는 수수께끼 였다고 말하는 것은 궁극적 인 과소 평가입니다.
실제로, 별이 어떻게 형성되는지, 왜 그들이하는 방식을 모색하고, 과학, 종교 및 문명 자체를 선행하는지 이해하려고합니다. 인간이 생각과 이성을 생각할 수있는 한 (우리가‘별’또는‘갤럭시’가 무엇인지 알기 전에 우리는 그 본성에 대한 지식을 갖고 싶어하는 하늘을 보았습니다.
우리는 이제 우리가 가진 것보다 더 많은 것을 알고 있지만, 하늘과 그들의 창조물은 여전히 우리를 위해 미스터리를 가지고 있습니다. 실제 은하를 관찰하면 연구원에게 한 순간에 어떻게 나타나는지에 대한 '스냅 샷'을 제공 할 수 있습니다. 시간은 너무 광대하고 우리는 그들이 진화 할 때 은하를 관찰하기에는 너무 짧은 주문을 위해 존재합니다.
이제 애리조나 대학교 (University of Arizona)가 이끄는 연구원 팀이 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션으로 바뀌어 가장 오래된 질문에 대한 답변에 더 가까이 다가갔습니다.
.천문학 자들은 수년 동안 이러한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 은하 생성과 진화의 모델을 개발하고 테스트했습니다. 그러나 한 번에 한 은하에서만 작동합니다. 따라서 더 '보편적 인'그림을 제공하지 못합니다.
.이 장애물을 극복하기 위해 UA Steward Observatory의 조교수 인 Peter Behroozi와 그의 팀은 슈퍼 컴퓨터에서 수백만 개의 다른 우주를 생성했습니다. 각 우주는 별도의 물리적 이론과 매개 변수 세트로 개발되도록 프로그래밍되었습니다.
따라서 팀은 자체 슈퍼 컴퓨터 (연구원들이 부르는 Universemachine)를 개발하여 8 백만 개가 넘는 우주와 최소 9.6 x 10¹³ 은하의 가상 '다중 사람들'을 만들었습니다.
결과는 원료 (수소)가 아직 소진되지 않았을 때 은하가 새로운 별을 형성하는 이유를 멈출 수있는 은하계 형성의 오랜 기발한 기발함을 해결할 수 있습니다.
이 연구는 초대형 블랙홀, 암흑 물질 및 초신성이 현재 이론화 된 것보다 스타 형성을 줄이는 데 훨씬 덜 효율적임을 보여줍니다.
.팀의 결과 - Royal Astronomical Society의 저널 월간 통지 - 도전 과제 현재 아이디어의 많은 과학은 은하 형성에 관한 것입니다. 특히, 결과는 은하가 어떻게 형성되는지, 그들이 별을 태어 났는지, 암흑 물질의 역할, 즉 우주의 물질 내용의 80%를 구성하는 신비한 물질의 재고를 촉구합니다.
연구의 주요 저자 인 Behroozi. 말 :“컴퓨터에서 우리는 많은 다른 우주를 만들어 실제 우주와 비교할 수 있으며, 우리가 보는 규칙으로 이어지는 규칙을 추론 할 수 있습니다.”
.이 연구가 주목할 만하다는 것은 각 우주 시뮬레이션에 '빅뱅'이후 4 억년의 기간에 걸쳐 1,200 만 은하를 포함한 것이 처음입니다. 따라서 연구자들은 우리 자신과 매우 유사한 일관된 우주의 창조에 성공했습니다.
다중 사람들을 시험에 넣는 것 - 우주가 어떻게 작동하는지
각 우주를 실제 우주와 비교하기 위해, 각각은 실제 우주에 비해 주최하는 시뮬레이션 된 은하의 외관을 평가하는 일련의 테스트를 거쳤습니다.
.은하가 어떻게 별을 형성하는지에 대한 일반적인 이론은 중력의 영향 하에서 콜드 가스 붕괴 사이의 복잡한 상호 작용을 포함합니다. 이런 일이 발생하면 다른 프로세스는 별 형성에 대응하기 위해 행동하고 있습니다.
예를 들어, 우리는 대부분의 은하들이 그들의 중심에 초대형 블랙홀을 보유하고 있다고 생각합니다. 이 블랙홀 주위에 accretion 디스크를 형성하고 결국 '공급'되어 엄청난 에너지를 발산합니다. 따라서이 시스템은 거의 '우주 블로우 토치'가열 가스로 작용하여 별이 많은 보육원으로 무너질 수있을 정도로 냉각되는 것을 방지합니다.
죽어가는 별의 대규모 분화 인 Supernova 폭발 도이 과정에 기여합니다. 이 외에도 암흑 물질은 갤럭시에서 눈에 띄는 물질에 작용하는 대부분의 중력을 제공합니다. 따라서 은하계의 주변에서 차가운 가스를 당기고 그 과정에서 가열합니다.
.Behroozi는 다음과 같이 설명합니다.“우리가 우주에서 일찍 그리고 일찍 돌아갈 때, 우리는 암흑 물질이 더 밀도가 높기 때문에 가스가 더워지고 뜨거워 질 것으로 기대합니다.
."이것은 별 형성에 좋지 않기 때문에, 우리는 초기 우주의 많은 은하들이 오래 전에 별을 형성하는 것을 멈출 것이라고 생각했습니다."
.그러나 팀이 찾은 것은 그 반대였습니다.
Behroozi는 다음과 같이 말합니다.“주어진 크기의 은하는 기대와는 달리 더 높은 속도로 별을 형성 할 가능성이 더 높았습니다.”
.규칙을 Bizarro Universes
와 구부립니다실제 은하에 대한 관찰과 일치하기 위해, 팀은 그 반대의 경우가 있었던 가상 우주를 만들어야했다.
연구자들이 은하 형성의 현재 이론에 기초하여 우주를 만들었다면 은하가 별을 일찍 형성하는 우주 - 그 은하들은 우리가 하늘에서 볼 수있는 은하들보다 훨씬 붉은 색으로 보였다.
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두 가지 이유로 은하가 붉은 색으로 보입니다. 은하가 우주 우주의 역사에서 앞서 형성된 경우, 허블 흐름은 그것이 우리에게서 더 빠르게 멀어 질 것이라는 것을 의미합니다. 빛의 파장에서 상당한 신장을 발생시켜 전자기 스펙트럼의 적색 끝으로 이동합니다. Redshift라고하는 프로세스.
이 외에도, 오래된 은하계가 빨간색으로 보일 수있는 또 다른 이유는 그 은하에 내재적이며 적색 편이와 같은 외부 효과가 아닙니다. 은하계가 별을 형성하는 것을 멈추면 푸른 별이 줄어들게됩니다.이 푸른 별은 더 적게 듭니다. 이는 일반적으로 더 빨리 죽으므로 나이가 많은 - 빨간 - 별이 남아 있습니다.
그러나 Behroozi는 팀이 시뮬레이션에서 본 것이 아니라고 지적합니다. 그는 이렇게 말합니다.“만약 우리가 별을 일찍 생각하고 멈추는대로 은하가 행동했다면, 우리의 실제 우주는 모두 잘못 될 것입니다.
다시 말해, 우리는 은하가 우리가 생각했던 것보다 초기에 더 효율적으로 별을 형성한다고 결론을 내 렸습니다. 그리고 이것이 우리에게 말하는 것은 초대형 블랙홀과 폭발 별으로 만든 에너지가 우리의 이론보다 별 형성에 덜 효율적이라는 것입니다.”
.Multiverse를 계산하는 것은 소리만큼 어렵습니다
전례없는 복잡성을 가진 모의 유니버스를 만드는 것은 컴퓨팅 전력과 메모리에 의해 제한되지 않은 완전히 새로운 접근법이 필요했으며,“작은”(초신성”의 척도에 걸쳐 충분한 해상도를 제공했습니다.
Behroozi는 팀이 극복해야 할 컴퓨팅 과제에 대해 다음과 같이 설명합니다. 지구의 모든 컴퓨터가 결합 된 모든 컴퓨터는 백 년 동안이 작업을 수행 할 수 없었습니다. 그래서 단일 은하를 시뮬레이션하기 위해서는 1,200 만 명은 물론 다르게 수행해야했습니다.”
.NASA Ames Research Center와 독일 Garching의 Leibniz-Rechenzentrum에서 컴퓨팅 리소스를 활용하는 것 외에도이 팀은 UA 고성능 컴퓨팅 클러스터에서 Ocelote SuperComputer를 사용했습니다.
2 천 개의 프로세서가 3 주에 걸쳐 동시에 데이터를 크 런칭했습니다. 연구 프로젝트 과정에서 Behroozi와 그의 동료들은 8 백만 개 이상의 우주를 생성했습니다.
그는 다음과 같이 설명합니다.“우리는 지난 20 년 동안 천문학적 관찰을했고 우리가 생성 한 수백만의 모의 우주와 비교했습니다.
“우리는 어떤 정보가 일치하는지 확인하기 위해 수천 개의 정보를 함께 조각했습니다. 우리가 만든 우주가 제대로 보였습니까? 그렇지 않다면, 우리는 돌아가서 수정하고 다시 확인합니다.”
.Behroozi와 그의 동료들은 이제 개별 은하의 형태와 시간이 지남에 따라 그들의 모양이 어떻게 진화 하는지를 포함하기 위해 우주 기계를 확장 할 계획입니다.
따라서 그들은 은하, 별, 그리고 결국 생명이 어떻게 생겼는지에 대한 우리의 이해를 심화시키기 위해 서 있습니다.
원래 연구 : https://academic.oup.com/mnras/article/488/3/3143/5484868
