Screenshots aus der Simulation. Ata et al.
Wissenschaftler entwickelten weltweit erste Simulationen, die den gesamten Lebenszyklus einiger der größten und am weitesten entfernten bekannten Galaxien im beobachtbaren Universum nachbildeten, eine Presseerklärung enthüllt.
Die Forscher arbeiteten an kosmologischen Simulationen, die bisher nur dazu verwendet wurden, nahe Regionen des Universums nachzubilden.
Diese neuen Simulationen, die beobachtbare Strukturen im Universum reproduzieren und zeigen sollen, wie sie miteinander interagieren, sind die ersten, die Teile des fernen Universums so detailliert nachbilden.
'Eine vollständige Simulation des realen fernen Universums'
Die Forscher, die ihre Arbeit im veröffentlicht haben Tagebuch Naturastronomie, konzentriert sich auf entfernte Strukturen, sogenannte massive Galaxien-Protocluster, die alte Vorfahren von Galaxienhaufen sind, die heute im Universum beobachtbar sind.
„Wir wollten versuchen, eine vollständige Simulation des realen fernen Universums zu entwickeln, um zu sehen, wie Strukturen begannen und wie sie endeten“, erklärte Metin Ata, der Erstautor der Studie, von der Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe Project.
Ein anderer Forscher, Khee-Gan Lee sagte, die Entwicklung der Simulation fühle sich an, als würde man eine Zeitmaschine bauen, da sie es ihnen ermöglichte, kosmische Ereignisse aus der alten Vergangenheit nachzubilden. „Es ist, als würde man ein altes Schwarz-Weiß-Bild seines Großvaters finden und ein Video seines Lebens erstellen“, sagte er.
Anhand dieser Analogie nutzten die Forscher Daten von „jungen“ Großelterngalaxien in 11 Milliarden Lichtjahren Entfernung, bevor sie sie vorspulten, um zu zeigen, wie sich dann Galaxienhaufen bilden würden. Als Bezugspunkt diente die am weitesten entfernte beobachtete Galaxie von der Erdeist GN-z11, etwa 13,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt
Test des Standardmodells der Kosmologie
Einer der Gründe, warum die Forscher ihre Simulationen erstellten, war die Untersuchung des Standardmodells der Kosmologie. Sie nutzten ihre Arbeit, um Beweise für drei theoretisierte Galaxien-Protocluster zu finden, und schlugen auch vor, dass es unwahrscheinlich ist, dass noch einer existiert hat. Sie identifizierten auch fünf weitere Strukturendie sich in ihren Simulationen konsequent gebildet haben, einschließlich des Hyperion-Proto-Superhaufens – des größten und frühesten bisher bekannten Proto-Superhaufens.
Die Wissenschaftler sagten, eine der größten Herausforderungen sei die Berücksichtigung des massiven Ausmaßes dieser alten Galaxienhaufen in ihren Simulationen. „Dies ist etwas, das für das Schicksal dieser Strukturen sehr wichtig ist, unabhängig davon, ob sie isoliert oder mit einer größeren Struktur verbunden sind“, sagte Alta. „Wenn Sie die Umgebung nicht berücksichtigen, erhalten Sie ganz andere Antworten. Wir konnten die Umgebung im großen Maßstab konsequent berücksichtigen, weil wir eine vollständige Simulation haben, und deshalb ist unsere Vorhersage sostabiler."
Die Forscher sagten, dass ihre Simulationen bereits verwendet werden, um andere Projekte zu unterstützen, einschließlich Studien über die Absorptionslinien entfernter Quasare und die kosmologische Umgebung von Galaxien. Im März gaben MIT-Wissenschaftler bekannt, dass sie die entwickelt hattendetaillierteste Simulation des frühen Universums bis heute. Solche Projekte werden dazu beitragen, unser Verständnis des Kosmos zu erweitern, da Wissenschaftler Daten aus den Simulationen mit den zunehmend beeindruckenden Beobachtungen des James Webb Weltraumteleskop und andere ähnliche Missionen.