Odtworzono przekrój wczesnego Wszechświata

Arepo
To zdjęcie to kard z animacji wykonanej przy pomocy kodu do symulacji numerycznych Arepo. Jes to to zarazem demonstracja jego możliwości w zakresie odtworzenia warunków i procesu formowania się galaktyk spiralnych  - okazało się to możliwe po raz pierwszy w historii astrofizyki. Źródło:CfA/UCSD/HITS/M. Vogelsberger (CfA)/V. Springel (HITS)

Film z symulacji dostępny jest na YouTube: Recreating a Slice of the Universe.
Naukowcy z CFA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) wynaleźli  nową metodę obliczeń numerycznych, która bardzo dokładnie odtwarza wczesne etapy narodzin i ewolucji galaktyk w czasie rzędu miliardów lat. Oznacza to, że po raz pierwszy w historii nauki możemy skonstruować historię wczesnego Wszechświata na podstawie otrzymanego wycinka - przekroju wypełnionego wczesnymi, dawnymi galaktykami. Odtworzono w ten sposób pełną różnorodność tych galaktyk jakie i dziś obserwujemy w lokalnym otoczeniu.

Nasze kosmiczne sąsiedztwo skrzy się majestatycznymi, dużymi galaktykami spiralnymi, takimi jak M31 - Galaktyka Andromedy, czy  Galaktyka Wir (ang. Whirpool Galaxy). Galaktyki spiralne są bardzo powszechne we Wszechświecie, a jednak w dotychczasowych symulacjach komputerowych bardzo trudno było je odtworzyć. Wcześniejsze symulacje zamiast nich dawały raczej duże ilości
galaktyk w formie kropel zlepiających się w większe kule, bez płaskich dysków galaktycznych z widocznymi ramionami spiralnymi. A przecież właśnie to obserwujemy.

Nowy kod do symulacji o nazwie Arepo zdaje się raz na zawsze rozwiązywać ten problem. Tworzy on pełną symulację obserwowanej dziś struktury Wszechświata, choć ma na starcie (dane początkowe, wejściowe do programu) jedynie dostępną naszym obserwacjom "poświatę" po Wielkim Wybuchu i jej dalszą ewolucję w ciągu kolejnych 14 miliardów lat życia Kosmosu. Ta symulacja, zdaniem jej twórców, jest takim samym ulepszeniem wobec poprzednich podobnych prób jak Teleskop Magellana w stosunku do wcześniej istniejących teleskopów naziemnych. Z czego
jednak wynika tak znaczny postęp ?

Jedną z kluczowych zalet kodu Arepo jest zastosowana w nim geometria. Wcześniej używane programy symulacyjne dzieliły przestrzeń kosmiczną na duże ilości niezależnych kostek (komórek) o określonym kształcie i rozmiarze.Tymczasem kod Arepo wykorzystuje ruchomą, zmienną, elastyczną sieć przestrzeni kosmicznej - celem uwzględnienia powiązanych ze sobą ruchów obłoków gazu, gwiazd oraz ciemnej materii i ciemnej energii. Symulacja została przeprowadzona na nowym superkomputerze Uniwersytetu Harvarda - Odyssey, wyposażony w procesory o łącznie tysiącach rdzeniów. Tak szybka maszyna pozwala naukowcom "upakować" aż 14 miliardów lat rzeczywistej ewolucji Wszechświata w czasie obliczeniowym rzędu zaledwie kilku miesięcy. Szacuje się, że te same obliczenia zwykłemu komputerowi domowemu zajęłyby nawet setki lat.

Strona domowa projektu  Moving mesh code AREPO.

Liczba odsłon: 1998