나선 은하 NGC 1300. 확대하려면 클릭
연구자들은 우주에서 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터 중 하나 인 지구 시뮬레이터를 활용하여 초기 우주에서 은하의 성장을 모델링했습니다. 이 팀은 빅뱅 직후 가스 덩어리가 모여 별을 형성 한 후 더 큰 컬렉션으로 합쳐져 마침내 은하가 된 빅뱅 직후부터 프로세스를 시뮬레이션했습니다. 그들은 은하수와 같은 은하들이 빅뱅 이후 10 억년이 지난 지금과 같은 구성을 가지고 있음을 발견했다.
두 개의 천문학 자들은 현재까지 은하의 성장을 모델링하기 위해 세계에서 가장 큰 천체 물리학 시뮬레이션 중 하나를 수행했습니다. 기후 모델링 및 지진 활동 시뮬레이션에도 사용되는 일본의“Earth Simulator”슈퍼 컴퓨터를 사용하여 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학의 Masao Mori와 Tsukuba 대학의 Masayuki Umemura는 3 억 년 동안 은하가 어떻게 진화했는지 계산했습니다. 현재까지 빅뱅 이후. 결과는 은하가 현재 생각한 것보다 훨씬 빠르게 진화했을 수 있음을 보여준다 (Nature 440 644).
"계층 적"모델에 따르면, 은하들은 작은 가스 덩어리와 별의 형성으로 시작하여 더 큰 시스템으로 합쳐지는 상향식 과정을 통해 형성됩니다. 모리 (Mori)와 우메 무라 (Umemura)는 원시 은하의 역학적 및 화학적 진화를 고려하기 위해 천체 물리학 플라즈마에 대한 "스펙트럼 합성"코드와 결합 된 강력한 3D 유체 역학적 코드를 사용하여이 과정을 시뮬레이션했습니다. Earth-Simulator 시뮬레이션은 1024 개의 "그리드 점"을 기반으로 한 초 고해상도로 수행되어 천체 물리학에서 가장 큰 계산 중 하나가되었습니다.
모리와 마사유키는 차가운 암흑 물질 우주를 기반으로 시뮬레이션의 초기 조건을 설정했으며, 그 매개 변수는 우주 마이크로파 배경의 측정에 의해 결정됩니다. 2003 년에 처음 만들어진 이러한 관측 결과는 우리가 표준 우주론 모델과 일치하여 단지 4 %의 보통 물질, 22 %의 암흑 물질 및 74 %의 암흑 에너지로 구성된 평평한 우주에 살고 있음을 보여줍니다. 연구자들은 그들의 수치 결과를 라이먼-알파 이미 터 (Lyman-alpha emitters)라고 불리는 원시 은하와 천문학 자들이 우주에서 가장 먼 가장 오래된 부분에서 발견하는“Lyman break”은하에 대한 관측과 직접 비교했다.
결과는 빅뱅 이후 3 억 년 전 초기 우주에서 형성된 가스의 원시 기포가 실제로 라이만-알파 이미 터처럼 보인다는 것을 보여준다. 약 10 억 년이 지난 후,이 은하들은 Lyman break galaxies로 변이한다는 것을 보여줍니다. 마지막으로 100 억 년의 진화 끝에,이 구조물은 오늘날의 타원형 은하와 비슷합니다.
이 시뮬레이션은 또한 진화의 각 단계에서 은하 내 화학 원소의 혼합을 예측하며, 우리 은하수는 10 억년 전과 거의 같은 구성을 가지고 있음을 시사합니다. 지금까지 은하들은 점진적으로 진화하여 100 억 년 동안 반복 된 별 형성과 초신성 폭발에 의해 100 억 년 동안 수소와 헬륨을 넘어 더 무거운 원소가 풍부 해 졌다고 생각되었다.
Mori는“우리의 발견은 은하 형성이 훨씬 빠르게 진행되었으며 은하에서 10 억 년 안에 많은 양의 무거운 원소가 생성되었음을 보여줍니다.
원천 : 물리학 연구소
