Используя мощные суперкомпьютеры, ученые создали симуляцию того, как мог выглядеть молодой Млечный Путь. Фиолетовый цвет указывает на горячий газ; белый — на ультрафиолетовое излучение звезд, желтый — на раскаленный атомарный кислород. Совместная работа Харли Каца и MEGATRON
Еще совсем юный Млечный Путь был совсем не похож на нынешнюю спиральную галактику. Вместо одной относительно спокойной системы ученые увидели в компьютерной реконструкции целый космический муравейник — тысячи небольших галактик, которые со временем сливались и формировали будущую галактическую структуру.
Результаты проекта MEGATRON опубликованы в шести статьях в The Open Journal of Astrophysics. Перечень ссылок можно найти здесь. Авторы создали одну из самых детализированных на сегодняшний день моделей ранней эволюции галактики массой, сопоставимой с Млечным Путем. На расчеты ушло около трех лет даже при использовании мощнейших суперкомпьютеров.
Космическое прошлое оказалось куда шумнее настоящего
Исследователи прокрутили историю области, из которой впоследствии сформировался Млечный Путь, начиная примерно со 180 млн лет после Большого взрыва. В модели одновременно учитывались гравитация, движение газа, излучение, химические процессы и звездообразование.
Получилась весьма беспокойная картина. Одни небольшие галактики буквально фонтанировали новыми звездами, другие уже пережили пик активности и выглядели «мертвыми», а третьи находились на стадии угасания. Все эти системы взаимодействовали и сливались, пока из космического хаоса не сформировалась галактика, похожая на современный Млечный Путь.
На этом снимке показано, как могла выглядеть наша галактика 12 миллиардов лет назад. Несмотря на молодость, галактика уже могла сформировать вращающийся диск, подобный тому, который мы видим сегодня, со значительным количеством тяжелых элементов и пыли. Полосы света на севере и юге являются остатками гигантского столкновения двух галактик, которое оставило звездный след. Совместная работа Харли Каца и MEGATRON.Некоторые объекты в симуляции выглядели как полноценные галактики, хотя звезд в них почти не было. Одни могли потерять звезды после взрывов или коллапса массивных светил в черные дыры, другие, вероятно, состояли преимущественно из газа, так и не успев запустить полноценное звездообразование.
Это особенно интересно на фоне наблюдений современных телескопов. Новая модель позволяет не просто смотреть на далекое прошлое в теории, а рассчитывать, как древние галактики должны были выглядеть для «Хаббла» и «Джеймса Уэбба», а затем сравнивать виртуальный космос с реальными снимками.
Первые звезды устроили космосу «железную» загадку
Одна из задач, которую помогла разобрать симуляция, связана с железом. Для небольших и тусклых галактик обычно действует правило: чем меньше система, тем меньше в ней железа. MEGATRON предлагает объяснение. Раннюю Вселенную заполняли так называемые звезды населения III — чрезвычайно древние светила, состоявшие практически только из водорода и гелия. Их еще никто напрямую не наблюдал. Согласно модели, при взрывах такие звезды могли производить больше железа, чем обычные сверхновые. В достаточно массивных галактиках тяжелые элементы удерживались гравитацией, а из самых маленьких их выбрасывало в космос.
Компьютерная модель также позволила предположить, где сегодня теоретически могут скрываться следы подобных первозвезд. Это дает астрономам ориентир для будущих поисков.
Авторы MEGATRON сделали модель необычно подробной: она учитывает не только образование звезд и движение вещества, но и химическое обогащение от отдельных звезд, включая неравновесные процессы в газе. Такой подход оказался важен для понимания вещества вокруг галактик — так называемой окологалактической среды.
Спиральная галактика, похожая на Млечный Путь. Как выглядит наша галактика со стороны, точно не знает даже MEGATRON.В итоге история Млечного Пути выглядит не как аккуратное рождение одной галактики, а скорее как продолжительный космический «долгострой», где тысячи маленьких «кирпичиков» постепенно собрались в знакомую нам спираль.
Подробнее о звездах третьего населения глазами симулятора MEGATRON — в материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
