Fisikawan Baru Membuat Simulasi Alam Semesta yang Terinci dalam Sejarah

    2
    0

    Pembentukan galaksi adalah tarian kompleks antara materi dan energi, terjadi pada tahap proporsi kosmik dan membentang miliaran tahun. Bagaimana keanekaragaman galaksi terstruktur dan dinamis yang kita amati saat ini muncul dari kekacauan yang berapi-api di Indonesia Ledakan Besar tetap menjadi salah satu teka-teki yang paling sulit diselesaikan kosmologi.

    Dalam mencari jawaban, tim ilmuwan internasional telah menciptakan model alam semesta berskala besar paling detail hingga saat ini, sebuah simulasi yang mereka sebut TNG50. Alam semesta virtual mereka, sekitar 230 juta tahun cahaya, mengandung puluhan ribu galaksi yang berkembang dengan tingkat detail yang sebelumnya hanya terlihat dalam model galaksi tunggal. Simulasi tersebut melacak lebih dari 20 miliar partikel yang mewakili materi gelap, gas, bintang, dan lubang hitam supermasif, selama periode 13,8 miliar tahun.

    Resolusi dan skala yang belum pernah terjadi sebelumnya memungkinkan para peneliti untuk mengumpulkan wawasan kunci ke masa lalu alam semesta kita sendiri, mengungkapkan bagaimana berbagai galaksi berbentuk aneh berubah menjadi ada dan bagaimana ledakan bintang dan lubang hitam memicu evolusi galaksi ini. Hasilnya diterbitkan dalam dua artikel untuk ditampilkan dalam edisi Desember 2019 jurnal Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society.

    TNG50 adalah simulasi terbaru yang dibuat oleh Proyek IllustrisTNG, yang bertujuan untuk membangun gambaran lengkap tentang bagaimana alam semesta kita berevolusi sejak Big Bang dengan menghasilkan alam semesta berskala besar tanpa mengorbankan detail halus galaksi individu.

    “Simulasi ini adalah kumpulan data besar di mana kita bisa belajar banyak dengan membedah dan memahami pembentukan dan evolusi galaksi di dalamnya,” kata Paul Torrey, profesor fisika di University of Florida dan penulis pendamping penelitian ini. “Apa yang secara fundamental baru tentang TNG50, adalah Anda mendapatkan resolusi spasial dan massa yang cukup tinggi di dalam galaksi-galaksi yang memberi Anda gambaran yang jelas tentang seperti apa struktur internal sistem ketika mereka terbentuk dan berevolusi.”

    Baca Juga
    Realitas Objektif Tidak Ada, Eksperimen Kuantum Menunjukkan

    Perhatian model terhadap detail datang dengan biaya tertentu. Simulasi tersebut membutuhkan 16.000 inti prosesor dari Hen Hazel superkomputer di Stuttgart, Jerman, berjalan terus menerus selama lebih dari setahun. Perhitungan yang sama akan membutuhkan sistem prosesor tunggal 15.000 tahun untuk dihitung. Meskipun merupakan salah satu simulasi astrofisika paling berat dalam sejarah, para peneliti percaya investasi mereka telah terbayar.

    “Eksperimen numerik semacam ini sangat berhasil ketika Anda keluar lebih banyak daripada yang Anda lakukan,” Dylan Nelson, seorang postdoctoral fellow di Max Planck Institute for Astrophysics di Munich, Jerman, dan penulis pendamping penelitian ini, kata dalam sebuah pernyataan. “Dalam simulasi kami, kami melihat fenomena yang belum diprogram secara eksplisit ke dalam kode simulasi. Fenomena ini muncul secara alami, dari interaksi yang kompleks dari bahan-bahan fisik dasar dari alam semesta model kami.”

    Simulasi kelahiran galaksi yang keras di mana struktur materi gelap (putih) bergabung bersama sementara lubang hitam supermasif dan supernova mengeluarkan gas kosmik (gerakan gas ditunjukkan dengan warna merah). (Kredit gambar: Kolaborasi TNG)

    Fenomena yang muncul itu mungkin penting untuk memahami mengapa alam semesta kita muncul seperti sekarang ini 13,8 miliar tahun setelah Big Bang. TNG50 memungkinkan para peneliti untuk melihat secara langsung bagaimana galaksi mungkin muncul dari awan gas yang bergejolak yang hadir tak lama setelah alam semesta lahir. Mereka menemukan bahwa galaksi berbentuk cakram yang umum di lingkungan kosmik kita secara alami muncul dalam simulasi mereka dan menghasilkan struktur internal, termasuk lengan spiral, tonjolan dan palang yang memanjang dari supermasif pusatnya. lubang hitam. Ketika mereka membandingkan alam semesta yang dihasilkan komputer dengan pengamatan kehidupan nyata, mereka menemukan populasi galaksi mereka secara kualitatif konsisten dengan kenyataan.

    Baca Juga
    Apa yang Dibutuhkan untuk Menjadi Bulan?

    Ketika galaksi mereka terus mendatar menjadi cakram berputar yang tertata dengan baik, fenomena lain mulai muncul. Supernova ledakan dan lubang hitam supermasif di jantung setiap galaksi menciptakan aliran keluar gas berkecepatan tinggi. Aliran keluar ini berubah menjadi air mancur gas yang naik ribuan tahun cahaya di atas galaksi. Tarik-menarik gravitasi akhirnya membawa sebagian besar gas ini kembali ke cakram galaksi, mendistribusikannya kembali ke tepi luarnya dan menciptakan loop umpan balik dari aliran gas dan aliran masuk. Selain mendaur ulang bahan untuk membentuk bintang-bintang baru, arus keluar juga terbukti mengubah struktur galaksi mereka. Gas-gas daur ulang mempercepat transformasi galaksi menjadi piringan berputar tipis.

    Terlepas dari temuan awal ini, tim masih jauh dari selesai membedah model mereka. Mereka juga berencana untuk merilis semua data simulasi secara terbuka untuk para astronom di seluruh dunia untuk mempelajari kosmos virtual mereka.

    “Ada jalan besar di depan kita sekarang setelah simulasi ini selesai,” kata Torrey. “Seluruh tim peneliti bekerja untuk lebih memahami sifat-sifat terperinci dari galaksi-galaksi yang terbentuk dan tren apa yang muncul dalam data itu.”

    Sumber artikel : Live Science

    LEAVE A REPLY

    Please enter your comment!
    Please enter your name here