Questa immagine proviene dalla collaborazione di IllustrisTNG, un progetto ambizioso che mira a simulare come si formano le galassie. Questa visualizzazione di IllustrisTNG mostra onde d'urto in strutture di materia oscura collassate (arancione/bianco). Wu, Hahn, Wechsler, Collaborazione Abel (KIPAC)/NASA/TNG I buchi neri supermassicci sono una componente intrinseca della maggior parte delle galassie del nostro universo, ma gli astronomi non sono abbastanza sicuri di come abbiano avuto origine e di come influenzino l'evoluzione galattica. I loro impatti, però, sono chiari. Le osservazioni suggeriscono che questi colossi supermassicci hanno il potere di stimolare la formazione stellare nelle loro galassie ospiti, o di fermarla a freddo.
Per capire come si evolvono i buchi neri supermassicci e come influenzano la formazione delle galassie, gli astrofisici si stanno sempre più rivolgendo a complessi modelli cosmologici simulati da alcuni dei supercomputer più potenti del mondo. I risultati di uno di questi modelli sono stati pubblicati in un trio di articoli, e potrebbe essere la chiave per comprendere alcuni dei più grandi misteri che incombono sull'astrofisica moderna.
Simile a una vasta rete tridimensionale, il cosmo è modellato dalla materia oscura. Questa "roba" invisibile costituisce l'84,5% di tutta la massa dell'universo e tuttavia non interagisce con la radiazione elettromagnetica (cioè, leggero). Pensato per essere composto da particelle non barioniche, questa roba fa hanno un effetto gravitazionale che possiamo osservare indirettamente, però. Sappiamo che è là fuori, non possiamo proprio vederlo.
Perché c'è così tanta materia oscura, domina le interazioni gravitazionali, aggregandosi insieme, radunare isole di materia "normale". Queste isole formano enormi ammassi di galassie che sono collegati da filamenti di materia oscura che sono a loro volta filettati con galassie, come perline lucenti lungo un filo invisibile.
Poiché la materia oscura modella letteralmente il cosmo, deve essere al centro della scena in qualsiasi simulazione su larga scala dell'universo.
Nella più ambiziosa simulazione cosmica del suo genere, un team internazionale di scienziati ha creato il proprio universo all'interno di un computer per comprendere meglio la struttura su larga scala del cosmo. Si chiama il progetto "Illustris–The Next Generation" (IllustrisTNG). La simulazione si basa sulle leggi fondamentali della fisica e mostra come la rete cosmica della materia oscura si è evoluta e ha plasmato il nostro universo dal Big Bang.
Gli scienziati hanno creato IllustrisTNG utilizzando un potente codice chiamato AREPO che è stato eseguito sul computer mainframe più veloce della Germania, la macchina Hazel Hen. Il progetto è la più grande simulazione idrodinamica fino ad oggi e può modellare l'emergere di strutture cosmiche, secondo un comunicato. Una delle due simulazioni, che ha usato più 24, 000 processori , ci sono voluti due mesi per completare e modellare la formazione di milioni di galassie in un volume simulato largo un miliardo di anni luce.
In breve, i ricercatori hanno gettato gli ingredienti dell'universo in una scatola virtuale e hanno lasciato che le note leggi della fisica cuocessero una torta cosmica. E i risultati sono sorprendenti. Guarda tu stesso nel video:
"Le nuove simulazioni hanno prodotto più di 500 terabyte di dati di simulazione. L'analisi di questa enorme montagna di dati ci terrà impegnati per gli anni a venire, e promette molte nuove entusiasmanti intuizioni su diversi processi astrofisici, " ha detto il ricercatore principale Volker Springel, dell'Università di Heidelberg, Germania.
In uno dei tre studi correlati pubblicati sulla rivista Monthly Notice of the Royal Astronomical Society, è stato dimostrato l'impatto dei buchi neri sull'evoluzione galattica.
Galassie che formano stelle, note anche come galassie "starburst", sono dominati dal luminoso, luce blu di giovani stelle che eruttano alla vita. Col passare del tempo, però, la formazione stellare è drammaticamente disattivata, lasciando solo le vecchie stelle rosse a dominare le galassie morenti (note come galassie "rosse e morte"). Gli astronomi hanno cercato di capire meglio cosa causa lo spegnimento della formazione stellare e ora, con l'aiuto di IllustrisTNG, i ricercatori sperano che questo universo simulato possa rivelare il meccanismo del buco nero in grado di controllare la fertilità di intere galassie.
"L'unica entità fisica in grado di estinguere la formazione stellare nelle nostre grandi galassie ellittiche sono i buchi neri supermassicci al loro centro, "ha detto Dylan Nelson, dell'Istituto Max Planck di Astrofisica a Garching, Germania. "I deflussi ultraveloci di queste trappole gravitazionali raggiungono velocità fino al 10% della velocità della luce e colpiscono sistemi stellari giganti che sono miliardi di volte più grandi del piccolo buco nero stesso".
Le simulazioni teoriche dell'universo possono aiutare a spiegare le osservazioni reali del cosmo. Con IllustrisTNG, gli astrofisici hanno acquisito un nuovo potente strumento per comprendere meglio i fenomeni misteriosi e, forse, scopri nuovi enigmi sul nostro universo in continua espansione.
Ora è interessanteQuanto tempo impiegano alcune migliaia di computer in rete per simulare la Via Lattea? 700 circa, 000 ore, prendere o lasciare.
