Dalam waktu sebanyak yang diperlukan untuk melahirkan kehidupan manusia, superkomputer dan tim peneliti di Universitas California, Santa Cruz, dan Institut Fisika Teoritis di Zurich telah memunculkan simulasi fisika pertama yang terlibat dalam formasi galaksi yang menghasilkan Bima Sakti. Mereka menamai anak mereka Eris ...
"Upaya sebelumnya untuk membentuk galaksi disk besar seperti Bima Sakti telah gagal, karena galaksi yang disimulasikan berakhir dengan tonjolan pusat besar dibandingkan dengan ukuran disk," kata Javiera Guedes, yang baru-baru ini meraih gelar Ph.D. dalam bidang astronomi dan astrofisika di UC Santa Cruz dan merupakan penulis pertama makalah yang telah diterima untuk diterbitkan dalam Astrophysical Journal.
Seperti halnya Bima Sakti, Eris adalah galaksi spiral berpalang yang cantik - sosoknya dan konten bintangnya sama identik dengan pemodelan. Dengan mempelajari galaksi kita sendiri dan orang lain menyukainya, simulasi ini cocok dengan cetakan dari setiap sudut. "Kami membedah galaksi dengan berbagai cara untuk memastikan bahwa itu sesuai dengan pengamatan," kata Guedes.
Dan "tujuh saudari" juga terlibat dalam proyek itu. Superkomputer Pleiades NASA yang canggih mengerjakan tugas 1,4 juta jam prosesor. Tetapi perhitungan tidak berhenti di situ. Simulasi pada superkomputer di UCSC dan Swiss National Supercomputing Center juga terlibat. "Kami mengambil risiko menghabiskan sejumlah besar waktu superkomputer untuk mensimulasikan satu galaksi dengan resolusi ekstra tinggi," kata Madau.
Selama lebih dari dua dekade, upaya menciptakan evolusi galaksi jenis Bima Sakti telah berada di luar jangkauan para peneliti. Mereka tidak bisa menghasilkan bentuk, ukuran, dan populasi yang tepat agar sesuai dengan properti yang diketahui. Berkat terobosan baru ini, dukungan untuk teori "materi gelap dingin" telah mendominasi dan teori Big Bang mendukung. Apa yang memberi Eris keunggulan? Coba formasi bintang kita yang sekarang lebih mengerti.
"Pembentukan bintang di galaksi nyata terjadi secara berkelompok, dan mereproduksi dari simulasi kosmologis itu sulit," kata Madau. “Ini adalah simulasi pertama yang mampu menyelesaikan awan gas kerapatan tinggi di mana pembentukan bintang terjadi, dan hasilnya adalah galaksi jenis Bima Sakti dengan tonjolan kecil dan cakram besar. Ini menunjukkan bahwa skenario materi gelap dingin, di mana materi gelap menyediakan perancah untuk pembentukan galaksi, mampu menghasilkan galaksi yang didominasi disk yang realistis. ”
Melahirkan Eris bukanlah tugas yang mudah. Melalui simulasi resolusi rendah, para peneliti mulai mengumpulkan gumpalan materi gelap - membentuknya menjadi lingkaran cahaya galaksi. Dari sana mereka memilih informasi tentang lingkaran cahaya dengan massa dan sejarah merger yang sama dengan milik kita dan "memutar ulang rekaman" hingga masih bayi. Dengan berfokus pada area kecil, mereka dapat menambahkan informasi partikel tambahan dan meningkatkan resolusi.
“Simulasi mengikuti interaksi lebih dari 60 juta partikel materi gelap dan gas. Banyak fisika masuk ke kode - gravitasi dan hidrodinamika, pembentukan bintang dan ledakan supernova - dan ini adalah simulasi kosmologis resolusi tertinggi yang pernah dilakukan dengan cara ini, "kata Guedes, yang saat ini menjadi peneliti postdoctoral di Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich (ETH Zurich).
Apa yang membedakan Eris dari pendahulunya adalah kemampuan untuk "melihat" dalam resolusi tinggi / kepadatan tinggi. Ini memungkinkan pendekatan yang lebih pragmatis untuk pembentukan dan penempatan bintang. Ini merupakan pertimbangan penting, karena supernova terjadi di daerah kepadatan tinggi dan resolusi tinggi memungkinkannya untuk diperhitungkan.
"Supernova menghasilkan aliran gas dari bagian dalam galaksi di mana ia akan membentuk lebih banyak bintang dan membuat tonjolan besar," kata Madau. "Pembentukan bintang yang berkelompok dan injeksi energi dari supernova membuat perbedaan dalam simulasi ini."
Bangkitlah, Eris ... Waktunya telah tiba!
Sumber Cerita Asli: Berita Universitas Santa Cruz. Untuk Bacaan Lebih Lanjut: Membentuk Spiral Jenis Akhir Realistis dalam Semesta LCDM: Simulasi Eris.
